Tratamientos térmicos de las piezas cementadas

Los tratamientos térmicos posteriores a la cementación son algo complicados debido a que las piezas tienen un 0,10 a 0,20 % de carbono en el núcleo y un 0,80 a 0,90 % del mismo en la periferia; por tanto, las temperaturas de transformación son distintas: 900 y 750 °C, respectivamente. Así, si se calienta el acero a 900 °C y se enfría rápidamente, quedan templados el núcleo y la capa cementada, pero ésta resultará con un grano grande y muy frágil por efecto del sobrecalentamiento. En cambio, si se calienta a 750 °C, la capa quedará templada, pero no el núcleo. 

Por ello, y según los casos, se emplean los tratamientos térmicos indicados en la figura 14: 

A Temple directo desde la temperatura de cementación y revenido posterior. 

B Temple a temperaturas inferiores a Ac3 y revenido. 

C Doble temple a temperaturas superiores a Ac3 y Ac, y revenido. 

D Temple a temperaturas superiores a Ac3 y revenido. 

E Auslempering y marlenpering

 

Cementación gaseosa

En este procedimiento, las piezas son introducidas en hornos previamente calentados y en presencia de una atmósfera gaseosa carburante (gas de alumbrado preparado, mezcla de hidrocarburos, etc.) que ha sido preparada en instalaciones adecuadas o en el mismo horno. Se emplea en gran escala en la industria del automóvil y similares, ya que ofrece la posibilidad de trabajar en serie en hornos continuos. Además, las piezas salen completamente limpias y se pueden tratar las que, por sus grandes dimensiones, no podrían serlo con los métodos anteriores.

Cementación líquida

Los cementantes líquidos ejercen su acción en estado fundido y están constituidos por mezclas de sales (cianuros, cloruros, carbonatos, fluoruros, etc.). El proceso consiste en introducir las piezas en el baño de sales a la temperatura adecuada. Este método es mucho más rápido, limpio y económico, pues con él se pueden emplear dispositivos automáticos que efectúan las operaciones de cementación y temple. Sus inconvenientes principales son la-toxicidad de los baños empleados y los riesgos de proyección o explosión del baño.

Cementación sólida o en caja

Se colocan las piezas completamente rodeadas de un agente cementante sólido (carbón vegetal, huesos calcinados, mezcla Carón) y en cajas metálicas, las cuales, perfectamente tapadas, se introducen en hornos calentados a menos de 1.000 °C, donde se mantienen el tiempo necesario para que en las piezas se alcance el espesor de capa deseado. A continuación, y una vez enfriadas, se las extrae de las cajas y se les da el tratamiento térmico adecuado. Si sólo se requiere cementar determinadas zo ñas, es preciso proteger previamente las restantes mediante sobreespesores o materias protectoras capaces de evitar su contacto con el carbono. Para ello se emplean, generalmente, pastas, cinturas, cobreado, casquillos, etc.

Tratamiento termoquimicos - Cementación

Consiste en aumentar el contenido de carbono de la superficie de un acero mediante un calentamiento a temperaturas comprendidas entre 850 y 950 °C en presencia de un medio capaz de cederle carbono, denominado agente cementante o carburante. La cementación va seguida siempre de temple y revenido. Se aplica a piezas que requieran gran dureza superficial (60 a 65 HRc) y resistencia al desgaste, junto a elevados niveles de ductilidad y resistencia para poder soportar esfuerzos de importancia. Se emplean principalmente aceros de bajo contenido de carbono (menos del 0,2 %), aleados o no. El proceso a seguir depende de varios factores que influyen sobre la estructura y el espesor de la capa (0,3 a 1,5 mm). Éstos son: 

• Composición del acero 

 Agentes cementantes 

• Temperatura de cementación 

• Tiempo de cementación 

Según sea la naturaleza del agente cementante, se pueden utilizar tres procedimientos distintos, o sea, con cementantes sólidos, líquidos o gaseosos.

Tratamiento termoquimicos

Generalidades 

Los tratamientos térmicos, en ocasiones, no son suficientes para mejorar ciertas características, particularmente en la superficie de los metales. Cuando se necesitan piezas con una superficie muy dura, resistentes al desgaste y la penetración, y con el núcleo central muy tenaz para poder resistir y soportar los esfuerzos a que están sometidas, se usan diversos procedimientos tales como los tratamientos termoquímicos. Se denominan termoquímicos (o de cementación) porque, aparte las operaciones de calentamiento y enfriamiento, modifican la composición química del acero en la capa superficial mediante el aporte o la difusión de ciertos elementos (carbono, nitrógeno, azufre, etc.). Con ellos se trata de conseguir algunos de los fines siguientes: 

• Aumentar la dureza superficial sin alterar la tenacidad del núcleo. 

• Favorecer las cualidades de lubricación y rozamiento 

• Aumentar la resistencia al desgaste 

• Aumentar la resistencia a la fatiga 

• Mejorar la resistencia a la corrosión 

Según la naturaleza del agente difundido, se distinguen los siguientes tratamientos termoquímicos: ° Cementación 

• Nitruración 

• Cianuración 

• Carbonilruración 

• Sulfinización 

Estos tratamientos termoquímicos se deben realizar en unos hornos especiales del tipo «mufla», como en el caso de la cementación, o en unos hornos con atmósfera controlada de nitrógeno, en el caso de la nitruración, durante un tiempo dado que determina el espesor de la capa que se ha querido endurecer.

Fragilidad del revenido

Existen algunos aceros en los cuales, en determinados intervalos de la temperatura de revenido, la resiliencia, en vez de aumentar, disminuye. A este fenómeno se lo conoce como fragilidad del revenido; y, según la zona en que se presenta, se distinguen dos tipos: 

a) Fragilidad de revenido entre 250 y 400 °C. Es debida a la formación de una delgada capa de cementita en los contornos de la martensita, que disminuye la tenacidad y aumenta la fragilidad. Se logra desplazar esta zona mediante adiciones de 0,5-2 % de Si. 

b) Fragilidad de revenido entre 450 y 550 °C. Se presenta en aceros que contienen pequeñas cantidades de Cr y Ni. Se puede eliminar o retrasar con la adición de Mo o modificando las condiciones de temperatura, tiempo de revenido y velocidad de enfriamiento.