UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

Los tratamientos termoquímicos son aquellos que además de modificar la estructura interna del material modifican la superficie usando algunos elementos químicos como lo son el carbono, el nitrógeno, el aluminio, cromo y otros, hasta una profundidad determinada. Estos tratamientos requieren condiciones especiales.

Hay varios tipos de tratamientos termoquímicos, aquí se va a hablar de 3 en especial.

CEMENTACION

También llamado carburación este tratamiento termoquímico se usa para aumentar la resistencia al desgaste del material, además de elevar la resistencia a la fatiga.

Durante este proceso se enriquece la superficie del material con carbono con el objetivo de mejorar las propiedades mecánicas de la capa exterior del material.

Este tratamiento consiste en recubrir las partes a cementar de una materia rica en carbono mediante difusión. Para facilitar la difusión la pieza se somete a durante varias horas a una temperatura elevada, generalmente alrededor de 900°C.

La cementación se usa en aceros de bajo carbono, entre 0,15% y 0,20%.

La cantidad de carbono absorbida por la pieza depende de:

- Composición química del material

- Naturaleza de la atmosfera rica en carbono.

- Temperatura

- Duración del tratamiento

A la pieza obtenida se le da un tratamiento térmico correspondiente, temple y revenido, a partir de esto cada una de las zonas de la pieza adquirirá cualidades que corresponden a su porcentaje en carbono.

Tratamientos Termoquímicos

Engranaje al cual se le ha aplicado carburación

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NITRURACION

Es un tratamiento termoquimico en el que se modifica la composicion del acero incorporando nitrogeno en una atmosfera rica en nitrogeno.

Esta se aplica a aceros que vayan a sufrir mucho roce, aceros inoxidables, aceros al cromo niquel y ciertas fundiciones de aluminio o al cromo.

El metodo de nitruracion se basa en la formacion de una solucion de solidad de nitrogeno y nitruros, siendo estos ultimos muy duros por lo cual le conceden a material mucha dureza en su capa superficial.

La dureza de la superficie es mayor que la de las superficies templadas y cementadas. Este tratamiento se produce a temperaturas relativamente bajas. Para la nitruración en horno se coloca la pieza dentro del horno, dentro del cual se hace circular amoniaco y posteriormente se calienta a temperaturas de aproximadamente 500°C, lo que provoca que el amoniaco se descomponga en nitrógeno e hidrogeno; el hidrogeno se separa en 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.

La duracion de esta es mucho mayor que la cementacion necesitando entre 20 y 50 horas para alcanzar una profundidad de 0,2 a 0,4 mm.

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NITRURACION POR PLASMA

También llamada iónica, es un proceso de tratamiento superficial que se realiza sobre pieza acabada a temperaturas entre 275 y 580ºC en función del material base y resultados que se obtengan, sin variar dimensional ni geométricamente la pieza, con una forma confiable y repetible.

La nitruración por plasma es un proceso de difusión. Los bordes de la herramienta son ‘aleados’ con nitrógeno (y carbono en caso de carbonitruración), lo cual beneficia positivamente en las propiedades, formando nitruros con los elementos de aleación libres en el material base.

Al contrario de otros procesos de nitruración (gaseosa, baño etc.) la nitruración por plasma alcanza un mejor compromiso con el medio ambiente, además de un preciso control del proceso y reproducción en ciclos repetitivos. Por el amplio rango de temperaturas de operatividad, se asegura la estabilidad de durezas y control dimensional de la pieza.

CONCLUSIONES

La cementación y la nitruración producen cambios en la composición de la superficie haciendo que esta tenga diferentes propiedades que el núcleo del material.

La nitruración obtiene mejores resultados al ser usadas en aceros que tengan en mayor cantidad aleantes como el cromo, vanadio, entre otros, ya que forma nitruros los cuales aumentan mucho más la dureza superficial del material.

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Estos tratamientos consisten en unas fases de calentamiento y enfriamiento de los metales, completadas con la adición de nuevos elementos en la superficie de las piezas de manera que se modifica la composición química del metal, modificándose así sus propiedades en la superficie del material.