Aceros de cementación

Son un grupo de aceros con bajo contenido en carbono (0,05-0,25%) que se utilizan para la fabricación de piezas que han de tener una gran dureza superficial y buena tenacidad y resistencia al choque. Estas características pueden obtenerse carburando la zona periférica y dándoles luego el tratamiento térmico correspondiente. Las piezas tienen un núcleo tenaz y resistente y una superficie de pequeño espesor que después del temple y revenido queda con una dureza muy elevada. El proceso de cementación es un tratamiento térmico superficial de difusión: la pieza se endurece por aumentar el carbono mientras que conservamos la resistencia y resiliencia en el núcleo. Con este tratamiento aumentamos la resistencia al desgaste, corrosión y fatiga.

Diferentes aceros para cementación:

• En función de su composición:
  • Aceros al carbono
  • Aceros de media aleación (Cr+Ni+Mo+Mn<3%)
  • Aceros de alta aleación (Cr+Ni+Mo+Mn>3%)
• En función de la resistencia:
  • Aceros de gran tenacidad y baja resistencia: en estos no se le suele dar gran importancia a la resistencia, el núcleo central tiene un alargamiento >14%, resiliencia >12Kp/cm² y resistencia entre 60-80 Kg/mm².
  • Aceros de resistencia y tenacidad media: resistencia del núcleo 80-110 Kg/mm².
  • Aceros de alta resistencia: resistencia del núcleo de 110-160Kg/mm².
• En función del método de temple:
  • Aceros de temple en agua
  • Aceros de temple en agua o aceite
  • Aceros de temple en aceite

Tamaño del grano:

En estos aceros se presenta el problema del crecimiento del grano que puede provocar falta de tenacidad y fragilidad. Este fenómeno se presenta más en la cementación que en otros tratamientos debido a que las piezas deben ser calentadas a más temperatura y durante más tiempo en comparación con el temple y revenido. Es interesante señalar que los aceros de grano grueso tienen mayor templabilidad que los de grano fino.

Elementos de aleación:

Los elementos de aleación tienen una influencia muy importante sobre las temperaturas críticas del material. El níquel y el silicio tienden a retardar la difusión del carbono mientras que los formadores de carburos (Cr, Mo, Mn) lo aceleran.

• Mn: da lugar a aceros de grano grueso, esto se resuelve añadiendo aluminio. Hace que los puntos críticos bajen por lo que el temple se realiza a temperaturas inferiores de lo normal. Mejora notablemente la templabilidad.
• Mo: mejora la templabilidad y la resistencia al desgaste.
• Ni: proporciona gran tenacidad que precisamente les falta a los aceros al cromo, mientras que el cromo da dureza y resistencia al desgaste que no tienen los aceros al níquel. Ambos, níquel y cromo, aumentan la templabilidad y resistencia en el núcleo de la pieza cementada. Añadiendo molibdeno a los aceros al níquel se mejora notablemente su templabilidad y con los aceros Ni-Cr-Mo se pueden fabricar piezas cementadas de gran tamaño con resistencias y dureza elevadas.

Capas de cementación:

• Capas delgadas: <0,5 mm de espesor de cementación, se utiliza en pequeñas piezas de aceros al carbono endurecidas con sales de cianuro y templadas directamente desde la temperatura de cementación.
• Capas medias: 0,5-1,5 mm, los más corrientes en piezas para la fabricación de máquinas y motores, se pueden obtener empleando cementantes sólidos, líquidos o gaseosos.
• Capas de gran espesor: >1,5mm, se pueden obtener por cementación sólida o gaseosa.

Aceros de nitruración

Son aceros que quedan con gran dureza superficial después de permanecer dentro de un horno a unos 500ºC aproximadamente en presencia de amoniaco disociado. El contenido en carbono de los aceros de nitruración está entre (0,25-0,5%) y viene fijado por las características mecánicas que se desea conseguir en el núcleo central después del temple y revenido que se da a las piezas antes de la nitruración. Si el % de carbono es <0,25% la capa exterior queda muy frágil.

Proceso de nitruración:

Las piezas nitruradas tendrán una gran resistencia al desgaste y a la corrosión. En este proceso se obtiene un endurecimiento exclusivo de la superficie, con gran dureza (650-1100)HV. Es un proceso costoso y muy lento. Este proceso se realiza sobre material templado y revenido (martensita revenida). Con la nitruración se evita la formación de deformaciones ya que se evita los grandes inconvenientes de los enfriamientos rápidos. Por realizar la nitruración a unos 500ºC y durante periodos de tiempo demasiado prolongados es necesario vigilar la posible aparición de la fragilidad Krupp, para contrarrestar este problema sería necesario añadir molibdeno. Es un proceso costoso ya que se necesitan grandes periodos de tiempo. Es importante evitar descarburación en los procesos de templado y revenido ya que la capa fragiliza. El aluminio y el cromo son los responsables de la dureza y el carbono está entre 0,25-0,5% ya que a menor contenido el núcleo sería demasiado blando.

Etiquetas: aceros de cementación, aceros de nitruración, dureza superficial, resistencia al desgaste, tenacidad, tratamiento térmico