Tratamientos Termoquímicos y Fundiciones: Características y Clasificación

Tratamientos Termoquímicos y Fundiciones

Cementación

Temperatura: 900-1000°C. Estructura de la capa: martensítica. Espesor de capa: 0,2-2 mm. Defectos: dureza insuficiente de la capa, presencia de austenita residual, descascarillado, deformaciones.

Nitrituración

Enriquecimiento superficial con nitrógeno (N) para endurecer. Difusión de N. Aplicable a cualquier material, pero mejor a los aleados. Temperatura: 490-580°C, sobre piezas templadas o revenidas. Tiempo de nitruración: 25-50 horas en plasma, sales o gas. Propiedades: mejor resistencia al desgaste, corrosión y fatiga. Buena resistencia al ablandamiento en caliente. Capa frágil, puede agrietarse o descascarillarse.

Carbonitruración

Adición de amoníaco (NH3) a la atmósfera carburante. Permite el uso de aceros menos aleados y con mayor contenido de carbono. Similar a la cementación, pero con aporte de carbono y nitrógeno en estado austenítico. Comparado con la cementación, permite el empleo de aceros más económicos y capas más duras y resistentes.

Nitrocarburación

Similar a la carbonitruración, pero se aporta nitrógeno y carbono con el acero en estado ferrítico. No es necesario templar la pieza tras la nitrocarburación. Capa exterior de pocas micras, forma carbonitruros, mayor resistencia al desgaste abrasivo.

Temple Superficial

Endurecimiento y transformación martensítica con espesores de 1-5 mm. Calentamiento localizado hasta austenizar y enfriamiento rápido. Métodos: por inducción, a la llama, por láser o por bombardeo de electrones.

Galvanizado y Zincado

• Galvanizado: Aplicación de una capa de zinc por inmersión en caliente.
• Zincado: Aplicación de una capa de zinc por medios electrolíticos.

La galvanización produce capas de mayor espesor. La capa de zinc protege contra la corrosión. Con humedad, pueden formarse manchas blancas. Diferencias:

• Mayor riesgo de distorsión con el galvanizado.
• Peor adhesión de la capa en el galvanizado.
• El zincado permite diferentes espesores en cada lado.

Otros tratamientos: pavonado, estañado, cromado.

Fundiciones

Contenido de carbono (%C) > 2%. Según la velocidad de enfriamiento: cementita (fundiciones blancas) o grafito (fundiciones grises). Factores que influyen en la grafitización: velocidades de enfriamiento lentas, elementos como el silicio (Si) y elementos antigrafitizantes como el manganeso (Mn).

Fundiciones Blancas

Diagrama metaestable. Eutéctico a 4,3% de carbono, hipoeutéctico a 3%, hipereutéctico a 5%. Propiedades: no deformables en frío, resistentes al desgaste, poca resistencia al choque.

Fundiciones Grises (con grafito)

Hipoeutécticas: A temperatura ambiente, perlita (P) + ferrita (α) + grafito laminar. Si la velocidad de enfriamiento es muy lenta: ferrita + grafito. Hipereutécticas: Similar a las hipoeutécticas, pero con una primera fase sólida.

Influencia sobre la constitución y microestructura:

• Composición química:
  • %C elevado: grafito grosero.
  • %C < 2,8%: baja colabilidad, rechupes elevados.
  • %Si elevado: grafito grosero.
  • Fósforo (P): galvanizante, aumenta la colabilidad.
• Condiciones de enfriamiento:
  • Baja velocidad de enfriamiento: aumenta la grafitización, grafito y perlita más gruesos.
  • Sensibilidad al espesor: La constitución y la microestructura dependen del espesor. Esta heterogeneidad es característica de las fundiciones y puede ser deseable.

Constituyentes de las fundiciones grises:

• Ferrita: Solución sólida de silicio y fósforo que endurece esta fase en comparación con los aceros, donde los porcentajes de silicio y fósforo son menores.
• Perlita: Sus propiedades dependen del espaciado interlaminar.
• Cementita: Fase de mayor dureza (700-900 HV).
• Steadita: Eutéctico fosforoso (400-900 HV). Después de la cementita, es la fase de mayor dureza.
• Grafito: Blando, lubricante, conductor eléctrico. Es el constituyente que más influye en las propiedades mecánicas de las fundiciones grises. Se clasifican en 5 tipos según la forma y el tamaño del grafito.