Altzairuaren Tratamendu Termikoak eta Gainazalekoak

Tratamendu Termikoen Oinarrizko Kontzeptuak

Tratamendu termikoak materialaren propietateak (gogortasuna, erresistentzia, malgutasuna...) hobetzeko prozesuak dira, beroa eta hoztea kontrolatuz. Prozesu honek metala berotzea, tenperatura horretan mantentzea eta ondoren hoztea dakar, propietateak aldatzeko helburuarekin. Oinarrizko egitura austenita da, berotzean sortzen dena.

Prozesuaren hiru faseak

• 1. Beroketa: Metala tenperatura egokira berotzen da eta aldaketa estrukturalak hasten dira (austenita sortzen da).
• 2. Mantentzea: Tenperatura horretan denbora batez mantentzen da, aldaketa barruraino uniformea izan dadin.
• 3. Hoztea: Kontrolatutako moduan hozten da (azkar edo poliki), propietate desberdinak lortzeko (gogortasuna, malgutasuna...).

Marrazkia: Zona kritikoa, tenplea, normalizazioa eta suberaketa.

Tratamendu Termiko Nagusiak

1. Iraoketa

Iraoketa tenplearen ondoren egiten den tratamendu bat da, tenple-iraoketa prozesua osatuz. Iraoketa egiteko, tenplatutako altzairua tenperatura batera berotzen da eta ondoren airean hozten da. Iraoketaren helburua altzairuaren zailtasuna hobetzea da (erresilientzia), eta hori lortzeak gogortasuna, erresistentzia mekanikoa eta limite elastikoa murriztea eragiten du. Tenplean sortutako tentsioak desagarrarazten ditu.

2. Normalizazioa

Lehenik beroketa egiten da, eta ondoren tenperatura horretan mantentzen da metal guztia austenita bihurtzen den bitartean. Ondoren, hozketa prozesua airean egiten da, metala hozten utziaz. Normalizazioan, hozketa-abiadura tenplean baino motelagoa da, baina suberaketan baino azkarragoa; bi abiaduren artekoa da.

3. Suberaketa

Helburu nagusia materiala biguntzea da, hobeto landu ahal izateko. Suberaketa mota desberdinak daude, altzairua berotu behar den tenperaturaren, hozketa-abiaduraren eta hozketa-baldintzen arabera. Hozketa prozesua oso motela da eta ondarretan edo labean egiten da.

• Superkritikoak: Austenizazio osokoa, biguntzeko, ferrita/perlita (cc %4,6).
• Azpikritikoak: Austenizazio ez-osoa, tentsioak kendu, tenperatura baxuagoan; tratamendu termiko erraza.
• Isometrikoak: Austenita tenperatura konstantean lortzen da; mikroegitura homogeneoa.

Tenplea eta Templagarritasuna

Tenplearen prozesua

Materiala tenperatura kritikoraino berotzen da (800ºC baino gehiago) eta azkar hozten da (olioan edo uretan), austenita martensita bihurtzeko. Altzairuaren gogortasuna eta erresistentzia mekanikoa handitzen ditu, metalak indar eta iraunkortasun handiagoa izan dezan. Tentsioak eta deformazioak murrizten laguntzen du, materiala lan egiteko prest utziz.

Tenplearen akatsak eta istripuak

1. Lortzen den gogortasuna behar baino txikiagoa izatea.
2. Gehiegizko hauskortasuna.
3. Deformazioak altzairuaren egituran.
4. Pitzadurak eta hausturak.

Templagarritasunaren definizioa

Material batek tenplatzeko duen gaitasuna da. Pieza handi baten kanpoaldean gogortasun handiagoa lortzen da. Altzairuaren karbono-potentziaren arabera, tenplaketaren abiadura zehazten da eta gogortasun ezberdina lortzen da. Ale handiko altzairuek templagarritasun handiagoa dute.

• Berotze tenperatura altuegia bada, egitura hauskorra hartuko du ("erreta" dagoela esaten da, ez dago berritzerik).
• Austenizazio osoa lortzeko: 1-2 minutu lodiera milimetro bakoitzeko.
• Tenplaketa ona izan dadin, hozte-denbora oso laburra izan behar du.
• Gogortasuna karbonoaren potentziaren araberakoa da: gero eta karbono gutxiago, materiala gogorragoa.
• Ale txikiek martensita fina sortzen laguntzen dute; ale handiek, aldiz, gogortze-desoreka eta hauskortasuna ekar dezakete.

Gainazaleko Tratamenduak

Gainazalean gogortasun handia eta erdigunean erresistentzia handia lortzeko prozesuak dira. Batzuetan beste material bat aplikatzen da (zementizazioa, nitrurazioa, karbonitrurazioa) eta beste batzuetan tratamendu termiko bidez lortzen da (gainazal-tenplea). Korrosioaren aurkako babesa ere helburu izan daiteke.

Zementizazioa (Gainazal-karburizazioa)

Karbono gutxiko altzairuetan gainazalean karbonoa aplikatzen da. Bi fase ditu: gainazal-karburizazioa (750-1100ºC artean) eta tenplaketa (iraoketa aplikatuz tentsioak jaisteko). Gehienetan gas ingurunean egiten da, baina solidoa edo likidoa ere izan daiteke. Aplikazioak: engranajeak.

Nitrurazioa

Gainazalean nitrogenoa sartuz egiten da; lortzen den geruza zementita baino gogorragoa da. Pieza nitrogeno (gas edo likido) ingurunean sartzean egiten da. Nitruratu aurretik pieza tenplatu eta iraotu egiten da, barrualdean erresistentzia altua izan dezan. Aplikazioak: sinfin engranajeak.

Karbonitrurazioa

Nitrogenoa eta karbonoa gehitzen dira gainazalean (870-950ºC). Ondoren tenplaketa egiten da, deformazioak saihestuz eta erresistentzia handituz. Gainazala higidura eta marruskadurarekiko oso erresistentea da. Karbono gutxiko altzairuetan erabiltzen da (0,1-0,6 mm-ko lodiera).

Gainazal-tenplea

Helburua gainazalean gogortasun handia lortzea da, osagai berririk gehitu gabe eta barruko egitura aldatu gabe.

• Oxikorteko tenplea: Beroketa oxiazetilenozko garrez eta hoztea uretan edo oliotan (1-6 mm-ko geruzak).
• Indukzio-tenplea: Erabiliena; beroketa indukzioz egiten da. Abantailak: ez da laberik behar, nahi den gunea bakarrik berotzen da eta denbora laburra da. Altzairuak %0,35-1,2 karbono izan behar du.

Korrosioaren Aurkako Babesa

Estaldura ezberdinak jarriz materiala babestea lortzen da:

• 1. Nikelatzea: Nikel metalikoaren geruza bat jartzen da gainazala gogortzeko eta herdoilaren aurkako babes distiratsua emateko.
• 2. Zinkatzea: Zink geruza bat sartzen da (bainu beroan). Zinka lehenago korroditzen denez, altzairua babesten du.
• 3. Estaldurak:
  • Metalikoak: Nikela, zinka edo kromoa.
  • Ez-metalikoak: Beira, zeramika edo plastikoa (isolatzaileak).
  • Organikoak: Pinturak, bernizak eta esmalteak. Korrosiotik babestu eta itxura hobetzen dute.
• 4. Babes katodikoa: Gainazala katodo bihurtzen da. Korrosio-tentsio handiagoa duen metal bat (zinka edo magnesioa) konektatzen da "sakrifikatzeko", babestutako metala herdoildu ez dadin.
• 5. Korrosio-eragozleak: Likidoetan edo pinturetan gehitzen diren substantziak dira. Film babesle bat sortzen dute ura eta oxigenoa ez sartzeko. Erabilera: hozte-sistemak eta olio industrialak.