TRATAMIENTOS SUPERFICIALES
a) Realización de tratamientos de temple superficial.
b) Modificar la composición química de la superficie de la pieza introduciendo algún elemento endurecedor (normalmente carbono y/o nitrógeno)
Son aquellos tratamientos térmicos que se utilizan para endurecer la superficie de las piezas de acero con el fin de mejorar su resistencia a la fatiga y/o al desgaste, dejando sin alterar el resto de la pieza.
TEMPLE SUPERFICIAL
Temple a la llama
Se genera austenizando la superficie de la pieza de acero por calentamiento con una llama formada en la combustión de un gas con oxígeno o aire, seguido de un temple que se realiza por inmersión en un baño de agua o por rociado con agua.
Se puede aplicar la llama directamente sobre la zona de la pieza a tratar manteniéndola el tiempo suficiente para conseguir la penetración de temple requerida o bien se puede mover la llama a velocidad constante a lo largo de la pieza a tratar, mientras ésta se mantiene estacionaria o, por el contrario, es la pieza la que se mueve y la llama permanece fija.
Después del temple superficial la pieza debe revenirse a baja temperatura (175-200°C) con objeto de suavizar las tensiones residuales generadas, sin una merma apreciable de dureza.
Temple por inducción
Es un método de endurecimiento muy versátil que también se aplica para realizar tratamientos de revenido localizados.
El calentamiento local de la pieza de acero a tratar se logra colocando ésta en el campo magnético generado en un inductor al hacer pasar una corriente alterna de alta frecuencia.
La duración práctica de los ciclos de calentamiento por inducción es muy pequeña, a menudo solo unos pocos segundos, de manera que para conseguir austenizar la superficie de la pieza, ésta debe calentarse muy por encima de la temperatura Ac3•
CEMENTACIÓN O CARBURACIÓN
La cementación es el tratamiento térmico que consiste en la introducción de carbono en la superficie de una pieza de acero austenizada desde una atmósfera de composición adecuada. El endurecimiento se genera al templar, a continuación, esa capa superficial de alto carbono.
Aunque la cementación puede ejecutarse utilizando agentes cementantes sólidos, líquidos o gaseosos, hoy día, la cementación gaseosa es la más utilizada, ya que posibilita un control más preciso del tratamiento.
De la misma manera que una determinada atmósfera posibilita la carburación de un acero a alta temperatura, otra atmósfera podría producir el efecto contrario (descarburación) y el carbono saldría desde la superficie de la pieza para incorporarse a la atmósfera, de acuerdo con la reacción:
C (disuelto en el Fe) + CO2 --------- 2 CO
Se trata de la misma reacción expuesta en la descripción del fenómeno de la cementación, pero operando en el sentido opuesto. Si el contenido en CO2 de la atmósfera sobrepasa la presión parcial requerida para mantener en equilibrio el contenido en carbono del acero, la reacción que se acaba de presentar procederá en el sentido indicado y el carbono del acero se incorporará a la atmósfera hasta que se alcance el equilibrio. Los riesgos de descarburación son entonces mayores en los aceros de mayor contenido en carbono.
NITRURACIÓN
La nitruración gaseosa se lleva a cabo en un horno de tratamiento, en virtud de la disociación de una atmósfera rica en amoníaco, según la reacción:
El nitrógeno atómico resultante es absorbido por la superficie del acero y difunde hacia el interior de la pieza.
En ambos casos el propósito último es conseguir una superficie muy dura y al mismo tiempo mantener un núcleo dúctil y tenaz.
Existen dos formas diferentes de actuación:
CARBONITRURACIÓN
Es un tratamiento térmico superficial en el que se introducen simultáneamente carbono y nitrógeno en una pieza de acero austenizada.
Este tratamiento se parece más a la cementación que a la nitruración, ya que como ocurría en aquél, se lleva a cabo en fase austenítica y la pieza se templa inmediatamente después el tratamiento y se reviene posteriormente a baja temperatura para lograr una alta dureza superficial.
La presencia de nitrógeno en los aceros carbonitrurados aumenta su templabilidad y permite el temple de aceros de bajo carbono y baja aleación. Por otro lado, la presencia de nitrógeno también puede tener efectos negativos (especialmente cuando la atmósfera del horno de tratamiento tiene un elevado contenido en amoníaco), ya que en la superficie de la pieza puede quedar tras el temple una proporción importante de austenita retenida, que reduciría la dureza superficial del acero y su resistencia al desgaste.