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Ing. Yesid Camilo Gómez Mérida
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CONTENIDO
TRATAMIENTOS TERMOQUIMICOS DE LOS ACEROS…………………………4
1. PAVONADO………………………………………………………………………4
Objetivo del pavonado……………………………………………………………...5
Procedimiento para el pavonado……………………………………………………5
Aplicaciones del pavonado…………………………………………………………7
2. CEMENTADO……………………………………………………………………7
Objetivo del cementado…………………………………………………………….7
Procedimiento de cementación……………………………………………………...8
Aplicaciones del cementado………………………………………………………...9
3. FOSFATADO……………………………………………………………………..10
Objetivo del fosfatado……………………………………………………………...11
Procedimiento del fosfatado………………………………………………………..11
Aplicaciones del fosfatado…………………………………………………………12
4. NITRURACION…………………………………………………………………..12
Objetivo de la nitruración…………………………………………………………..12
Procedimiento de la nitruración……………………………………………………13
Aplicaciones de la nitruración……………………………………………………...14
5. SULFINIZADO…………………………………………………………………...15
Objetivo del sulfinizado……………………………………………………………15
Procedimiento del sulfinizado……………………………………………………...15
Aplicaciones del sulfinizado……………………………………………………….16
BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………………………17
Ing. Yesid Camilo Gómez Mérida
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TRATAMIENTOS TERMOQUIMICOS DE LOS ACEROS
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. Estos tratamientos requieren el uso de calentamiento y
enfriamiento controlados en atmósferas especiales.
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 fatiga o
aumentar la resistencia a la corrosión.
1. PAVONADO
El pavonado consiste en la aplicación de una capa superficial de óxido abrillantado,
compuesto principalmente por óxido férrico (Fe2O3) de color azulado, negro o café, con el
que se cubren las piezas de acero para mejorar su aspecto y evitar su corrosión.
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OBJETIVO DEL PAVONADO
El pavonado tiene como objetivo proteger el acero de la corrosión y mejorar su aspecto
PROCEDIMIENTO PARA EL PAVONADO
En general, existen dos principales tipos de pavonado: pavonado por calentamiento y
pavonado por inmersión.
Pavonado por calentamiento.
Para ello hay que disponer de un horno que sea capaz de producir temperaturas en el orden
de 400ºC. El procedimiento es como sigue:
Las piezas bien limpias de herrumbre y suciedad, se cubren con una solución al 15-25% de
asfalto o barniz de aceite en gasolina, y luego, sobre una malla de hierro, se colocan en el
horno a temperaturas entre 350 y 400ºC por 10-12 minutos hasta obtener una "pintura" lisa
y negra sobre la superficie.
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Coloración térmica del pavonado por calentamiento.
Al calentar un acero toma una coloración que depende de la temperatura a que está
sometido, de acuerdo con la siguiente tabla:
TEMPERATURA °C COLOR
220 Amarillo paja
240 Amarillo dorado
255 Rojizo pardo
265 Rojo purpura
285 Azul claro
295 Azul índigo
315 Azul oscuro
332 Verde agua
Pavonado por inmersión
A este procedimiento también se le llama azulado, debido a que las piezas toman una
tonalidad azul. Para ello las piezas se sumergen en una mezcla fundida a 310-350ºC de
nitratos sódico (NaNO3) y potásico (KNO3), también conocidos como salitre sódico y
salitre potásico. Luego las piezas se lavan con una solución de jabón caliente al 2%.
Si se le agrega al baño un 25% de sosa caústica (NaOH) la coloración final de las piezas se
torna negra.
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APLICACIONES DEL PAVONADO
Las aplicaciones más frecuentes de este tipo de materiales son:
Tubos de estufas
Usos que requieran el contacto con alimentos, salvo fabricación de envases
Moldes de repostería y pastelería
Placas para horneado
Revestimiento de hornos de panadería a escala industrial
Estos aceros pavonados son aptos para aplicaciones que requieran el contacto con
productos alimenticios, siempre que se cumplan las condiciones expuestas en el reglamento
(CE) nº 1935/2004 y en la norma francesa NF A 36-714.
2. CEMENTADO
Es un tratamiento termoquímico que se aplica en piezas de acero. El proceso aporta
carbono a la superficie mediante difusión, que se impregna modificando su composición.
OBJETIVO DEL CEMENTADO
El cementado tiene por objeto endurecer la superficie de una pieza sin modificar su núcleo,
originando una pieza formada por dos materiales: la del núcleo de acero (con bajo índice de
carbono) tenaz y resistente a la fatiga, y la parte de la superficie (de acero con mayor
concentración de carbono) l 0,2% de carbono. Consiste en recubrir las partes a cementar de
una materia rica en carbono, llamada cementante, y someter la pieza durante varias horas a
altas temperaturas (típicamente, 900 °C). En estas condiciones, el carbono penetra en la
superficie que recubre a razón de 0,1 a 0,2 mm por hora de tratamiento. El conglomerado es
un tipo de roca sedimentaria, la sal gema y la arcilla.
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A la pieza cementada se le da el tratamiento térmico correspondiente, temple y revenido, y
cada una de las dos zonas de la pieza, adquirirá las cualidades que corresponden a su
porcentaje de carbono.
La cementación se aplica en todas aquellas piezas que deben poseer gran resistencia al
choque y tenacidad junto con una gran resistencia al desgaste, como es el caso de los
piñones, levas, ejes, etc.
PROCEDIMIENTO DE CEMENTACION
La cementación puede hacerse por dos vías: Cementación en medio sólido y 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 oC 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 bario(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).
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Cementación gaseosa.
La cementación gaseosa necesita de un equipo especial más 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 más 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
900-970 oC se desprende el carbono elemental que cementa el acero.
APLICACIONES DEL CEMENTADO
El cementado se utiliza principalmente en:
- Aparatos de uso doméstico
- Construcción de maquinaria de imprenta
- Construcción de maquinaria textil
- Electrónica/industria eléctrica
- Industria aeronáutica
- Industria hidráulica y neumática
- Ingeniería energía y tecnología de reactores
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- Ingeniería mecánica en general
- Minería
- Sector de automoción
- Tecnología armamentística
- Tecnología de medida y control
- Tecnología ferroviaria
- Tecnología de montaje
- Válvulas y accesorios
3. FOSFATADO
El fosfatado es un procedimiento químico para el tratamiento de la superficie de acero en el
que se forman capas de fosfato metálico difícilmente solubles sobre el material base. Las
capas producidas son porosas, absorbentes y se adecuan sin un tratamiento subsiguiente
como capa de conversión para un recubrimiento de polvo posterior. También se adecuan
temporalmente como protección anticorrosiva si se tratan posteriormente con aceite, cera o
pasivaciones.
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OBJETIVO DEL FOSFATADO
El fosfatado tiene como objeto prevenir la corrosión, mejorar la lubricación en procesos de
conformado o embutición, o como base para recubrimientos o pintados posteriores.
PROCEDIMIENTO DE FOSFATADO
Proceso típico de Fosfatado
1. Limpieza de la superficie del metal, mediante un lavado o enjuague con agua
2. Activación de la superficie (mejora el propio proceso de fosfatado, no se aplica en
todos los casos)
3. Fosfatado
4. Lavado Final
5. Lavado de neutralización (opcional)
6. Secado, para eliminar cualquier residuo de agua del lavado anterior.
7. Aplicación de recubrimientos complementarios: cromado, sellado, aceitado, etc.
Subproceso de Activación
Esta etapa produce una activación ácida de la superficie metálica con objeto de
predisponerla para una adecuada reactividad química en el subproceso de fosfatado
siguiente. Se produce una fina capa de minúsculos cristales de fosfato que actúa como capa
embrionaria de la cristalización posterior del verdadero fosfatado.
Este subproceso se puede conseguir tanto por inmersión como por aspersión y es necesario
controlar el pH de la disolución y su alcalinidad.
A esta fase también se le suele denominar Afinado porque permite la formación de cristales
más pequeños (finos), posibilitando una mejor estructuración y compactación de la capa
final (formación cristalina más ordenada).
Subproceso de Fosfatado
Esta etapa se consigue básicamente mediante una solución diluida en agua de ácido
fosfórico, oxoaniones de fosfato PO43−
y de diferentes cationes metálicos
como cinc Zn2+
,hierro Fe2+
, níquel Ni2+
,manganeso Mn2+
, según sea el tipo de fosfatado a
aplicar.
La estructura cristalina formada sobre la superficie del metal depende de las sales
empleadas y su concentración, del tipo de instalación de aplicación, del tiempo de la
reacción química, de la temperatura, etc.
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APLICACIONES DEL FOSFATADO
Se aplica sobre piezas de acero, tales como tuercas, arandelas, casquillos, muelles, piezas
de chapa, tornillos y espárragos de longitud máxima en torno a los 350mm, y sobre todo
tipo de piezas susceptibles de recibir un recubrimiento químico de superficie.
4. NITRURACION
La nitruración es un tratamiento termoquímico, en el que se modifica la composición del
acero incorporado nitrógeno durante el proceso de tratamiento térmico en una atmosfera
rica en nitrógeno.
OBJETIVO DE LA NITRURACION
El objetivo de la nitruración es el de elevar la dureza, resistencia al desgaste y resistencia a
la corrosión de la capa superficial de las piezas, saturándolas con nitrógeno.
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PROCEDIMIENTO DE LA NITRURACION
Existen dos procedimientos para la nitruración: la nitruración en horno y la nitruración
iónica.
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 amoníaco se descomponga en nitrógeno e hidrogeno; 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.
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 pieza a tratar) y reaccionan
para formar el nitruro de hierro (Fe2N).
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APLICACIONES DE LA NITRURACION
La nitruración se aplica principalmente a piezas que son sometidas regularmente a grandes
fuerzas de rozamiento y de carga, tales como pistas de rodamientos, camisas de cilindros,
etc. Estas aplicaciones requieren que las piezas tengan un núcleo con cierta plasticidad, que
absorba golpes y vibraciones, y una superficie de gran dureza que resista la fricción y el
desgaste.
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5. SULFINIZADO
El sulfinizado es un tratamiento termoquímico, que consiste en calentar el acero, fundición
y otros metales en un baño de sales alrededor de 570ºC, durante cierto tiempo en un medio
capaz de cederle carbono, nitrógeno y azufre.
OBJETIVO DEL SULFINIZADO
Entre los objetivos que se logran con el sulfinizado, se citan los siguientes:
a) Mejorar la fricción, reduciendo el coeficiente de rozamiento.
b) Aumentar considerablemente la resistencia a la fatiga, por efecto de la micro dureza
que origina un caparazón dura.
c) Eliminar, en la mayoría de los casos, el agarre o gripado por frotamiento de metal
con metal en virtud de la auto lubricación por el azufre.
d) Tratar piezas rectificadas sin necesidad de una operación mecánica o térmica
posterior.
e) Mejorar considerablemente la resistencia a la corrosión. Es necesario, sin embargo,
realizar una limpieza muy cuidadosa para eliminar toda traza de sal.
f) Mejorar la resistencia al desgaste del acero rápido tratado, en partículas por la no
adherencia en el útil, por frotamiento de la viruta del corte.
g) Mejorar las condiciones de trabajo de los bronces, cuando no tienen ale antes de
punto de fusión inferior a 500ºC.
PROCEDIMIENTO DEL SULFINIZADO
Las piezas a tratar se introducen en baños de sales de Carbono, Nitrógeno y Sodio en un
95% y de Azufre, Nitrógeno y Sodio en un 5% calentadas a 560-570°C.
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En tres horas de tratamiento se puede conseguir una capa salinizada de 0.3mm. Hay que
tener en cuenta que después de la salinización las dimensiones de las piezas aumentan
ligeramente. Las piezas sulfinizadas tienen una duración de 5 a 6 veces más que sin dicho
tratamiento.
APLICACIONES DEL SULFINIZADO
Se aplica a todos los metales ferrosos, fundiciones y aceros aleados o no, comprendidos los
aceros “inoxidables”. La presencia de los metales nobles en las aleaciones ferrosas favorece
en general la nitru-sulfinización. Se aplica a todas la piezas terminadas, es decir, después
que esta se haya fabricado y esta apta para su servicio funcional.
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BIBLIOGRAFIA:
- http://personales.ya.com/jcmarin/download/tratamientos%20termicos%20re
ducido.pdf
- http://es.wikipedia.org/wiki/Tratamiento_t%C3%A9rmico
- http://es.scribd.com/doc/31324093/Tratamientos-termoquimicos
- http://elementosdemetalugiaugmaetg.blogspot.com/2011/06/tratamientos-
termoquimicos-del-acero.html
