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nitruración cementación temple sur-sulf tenifer nitrocarburación carbonitruración Ciclos termicos y termoquimicos, y sus aplicaciones.

 

PROPIEDADES DE LAS PIEZAS NITRURADAS

PROPIEDADES DE LA NITRURACION

Las principales PROPIEDADES DE LAS PIEZAS NITRURADAS estan vinculadas a la mejora de las carácteristicas mecánicas, e inciden de forma importante en los costos de fabricación y trazabilidad de proceso.

PROPIEDADES DE LAS PIEZAS NITRURADAS

1ª) GRAN DUREZA

2ª) GRAN RESISTENCIA A LA CORROSIÓN

3ª) DISMINUCION DE LAS DEFORMACIONES

4ª) ENDURECIMIENTO EXCLUSIVO DE DETERMINADAS SUPERFICIES DE LAS PIEZAS

5ª) RETENCIÓN DE DUREZAS A TEMPERATURAS ELEVADAS

6ª) AUMENTO DE LAS PROPIEDADES TRIBOLOGICAS

7ª) CONSIDERABLE AUMENTO DE LA RESISTENCIA A LA FATIGA MECANICA Y TERMICA.

DUREZA

Después de la nitruración, se consiguen MUY durezas elevadas que no se obtienen por otros procedimientos de endurecimiento superficial.

Las piezas nitruradas pueden quedar con durezas comprendidas entre 500 a más de 1400 Vickers, según la composición del acero.
PROPIEDADES DE LAS PIEZAS NITRURADAS. Cuando interesa que la capa dura sea de gran tenacidad, conviene utilizar aceros, que después de la nitruración queden con durezas relativamente bajas, 650 a 850 Vickers.

Es posible nitrurar la mayor parte de los aceros, de su composición, % en la aleación, estructura metalografica, etc, … dependerá la dureza final.

Existen en el mercado una amplia variedad de aceros que nos permiten alcanzar durezas significartivas.

Su dureza de núcleo es un valor significativo para encontrar la tenacidad requerida. Per otodos estos valores son modulables con un temple y revenidop previos , si tenemos la necesidad de adaptarnos a valores especificos de Core hardness.

ENMASCARAMIENTO Y PROTECCION ANTINITRURANTE

ENMASCARAMIENTO Y PROTECCION ANTINITRURANTE. Es perfectamente posible realizar una nitruración a un elemento mecánico solamente en las zonas deseadas.

Como sabeis las nitruraciones Gaseosas , bien atmosferica, de vacío, iónica, plasma.… se realizan en hornos completamente estancos y hermeticos.

PIEZA ENMASCARADA CON PROTECCION ANTINITRURANTE

Deben mantener unas condiciones de temperatura y composicion de atmosfera, especial y programada.

Por esto, el proceso de enmascaramiento se realiza en la preparación y acondicionamiento de la carga.

Se realiza mediante una pintura especial en base a plomo y estaño, que inhiben la penetracion del nitrogeno atómico. Esta inhibición provoca la no formacion de nitruros en la superficie de la pieza manteniendo su composición química intácta.

Debemos medir bien los pros y contras del enmascaramiento, porque al evitar la formación de nitruros también dejamos la pieza sin las cualidades positivas que aporte el proceso.

Anticorrosion, Antidesgaste, Aumento tribologico, Aumento de tenacidad y Resistencia a la fatiga térmica y mecánica son caracteristica propias del proceso de nitruración, que no aportaremos en las zonas enmascaradas.

Asi mismo, lass tensiones compresivas provocadas en la red cristalina por la precipitación de nitruros se reparte de forma asimetrica, aumentando el riesgo de variaciones volumetricas.

Todo esto independientemente de las tensiones internas que debemos eliminar antes de comenzar el ciclo de tratamiento.

ENMASCARAMIENTO Y PROTECCION ANTINITRURANTE.La aplicacion se realiza mayoritariamente de forma manual, excepto en piezas seriadas, y debe tenerse en cuenta su costo, tanto de mano de obra y como de imprimación.

En BILTRA tenemos los medios y conocimientos necesarios para asesoraros en vuestras necesidades. Conocemos perfectamente el comportamiento de los aceros en este proceso, NO DUDEIS EN CONTACTAR.

ALIVIO DE TENSIONES STRESS RELIEF ESTABILIZADO STRESS RELIEVING

DESCRIPCION

Ante de pasar a la comentar la trazabilidad necesaria para un correcto ciclo de nitruracion, nitrocarburación, sur-sulf, tenifer. melonite, QPQ….. es necesario describir el ciclo térmico y preventivo, que más importancia y trascencia tiene, ESTABILIZADO/STRESS RELIEF/STRESS RELIEVING/ALIVIO DE TENSIONES.

GUIA ESTABILIZADA

PROCESO

El tratamiento térmico de estabilizado es posterior al mecanizado y a la soldadura, es un método para reducir y redistribuir las tensiones residuales que han sido introducido en el material por estos procesos.

El grado de ALIVIO DE TENSIONES de los esfuerzos residuales depende del tipo de material y composición, el temperatura y el tiempo de mantenimiento a esa temperatura.

El tiempo de permanecia a temperatura máxima debe ser de 1 hora por cada 25 mm de espesor como minimo.

Este ciclo térmico alivia las tensiones internas producidas por mecanizado y genera cambios metalograficos pueden reducir la dureza de los soldaduras,

Pero mejora la ductilidad y reduce los riesgos de fractura por frágilidad.

Debemos ser cuidadosos en la programacion del ciclo porque en los procesos de envejecimiento / precipitación pueden causar el deterioro de las propiedades mecánicas del acero.

Para esto debemos seleccionar adecuadamente los tiempos y temperaturas apropiados.

Así mismo, para evitar indeseables deformaciones posteriores , es de obligado cumplimiento que la estabilización/Alivio de tensiones se realice en maxima verticalidad posible para evitar pandeos en las piezas que inutilizarian el elemento después de tratamientos posteriores.

En BILTRA disponemos de varios Hornos de posicionamiento vertical para si fuese necesario colgar las piezas y evitar la maximo la posible deformacion del alivio de tensiones.





ENGRANE DE CEMENTACION

En muchas ocasiones los clientes nos solicitam proteger o enmascarar ciertas zonas de los elementos mecánicos, engranes, que necesitan un ciclo de cementación.

Este engrane, de modulo 18, necesita enmascararse para terminar el Ø interior tras el ciclo de cementación, de esta forma se pueden corregir las variaciones de volúmen, dotando al núcleo te una alta tenacidad pero con estructura martensitica de temple.

Capa de cementacion , 2.5 mm Dureza final 58/62 HRc

NITRURACION 6

ELEMENTOS DE ALEACION EN LOS ACEROS NITRURADOS

ELEMENTOS DE ALEACION EN LOS ACEROS NITRURADOS. Es importante conocer que el proceso de nitruración en cualquiera de su variables aumenta de forma muy considerable las propiedades de los elementos fabricados dotandolos de grandes cualidades tribologicas antidesgaste y anticorrosion.

En función de los elementos de aleación de los aceros usados, obtendremos unas mayares y mejres cualidades tribologicas.

ALUMINIO-Al

Este aleante se emplea en los aceros de nitruración, que suele tener 1% aproximadamente de aluminio.

Como desoxidante es usado comúnmente para gran cantidad de  aceros. Todos los aceros aleados de alta calidad contienen aluminio pero en  bajo porcentaje.

Es el elemento que mayor influencia tiene en la dureza, obteniendose durezas de hasta 1400Hv

CROMO-Cr

Aumenta la dureza de forma importante al formar nitruros de alta calidad

Es el aleante especiales más empleado en aceros aleados, usándose indistintamente en los aceros de construcción, en los de herramientas, en los inoxidables y los de resistencia en caliente.

Su uso:

–1 aumenta la dureza y la resistencia a la tracción de los aceros

– 2 mejora la templabilidad,

– 3 impide deformaciones en el temple

– 4 aumenta la resistencia al desgaste,y a la abrasión,

– 5 aumenta la resistencia en altas temperaturas

– 6 proporciona inoxidabilidad, etc.

El cromo se disuelve en la ferrita y muestra una fuerte tendencia a formar carburos de cromo y carburos complejos.

MOLIBDENO-Mo

Este aleante nos proporciona una gran resistencia a la tracción, aumentando la templabilidad, así como la resistencia a la fluencia mecánica, o deformación por desplazamiento del grano de acero debido al  trabajo prolongado en altas temperaturas, creep de los aceros.

El molibdeno en los aceros cromo-níquel, elimina la fragilidad de revenido,o fragilidad Krupp, que se presenta cuando estos aceros son revenidos en la zona de 450º a 550º.

Aumenta también la resistencia de los aceros en caliente y reemplaza al wolframio en la fabricación de los aceros rápidos, pudiéndose emplear para las mismas aplicaciones aproximadamente una parte de molibdeno por cada dos de wolframio.

Se disuelve en la ferrita, es un gran formador de carburos, pero también es gran estabilizador de estos.

Retarda el ablandamiento de los aceros, durante el revenido, apareciendo la dureza secundaria.

Aumenta la dureza de forma importante al formar nitruros de alta calidad y nos protege contra la fragilidad Krupp

VANADIO-V

Con este aleante, también esta presente en la fabricación de  la mayor parte de las herramientas,, tiende a afinar el grano y a disminuir la templabilidad. Es un elemento desoxidante muy fuerte.

El vanadio es un gran formador de carburos, por ello su porcentaje es muy pequeño, 0.02%/0.03%, excepto en los aceros de herramientas,.

Dificulta enormemente el ablandamiento por revenido, y da lugar al fenómeno de dureza secundaria.

Puede no influir en la templabilidad si se encuentra disuelto.

Aumenta la dureza de forma importante al formar nitruros de alta calidad y nos protege contra la fragilidad Krupp-

WOLFRAMIO-W

Este aleante esta presente en la fabricación de  la mayor parte de las herramientas.

Su uso esta generalizado  en los aceros rápidos, aceros para herramientas de corte y aceros para trabajos en caliente.

Nos permite mantener la dureza en el aceros a elevada temperatura y evitando que se desafilados y ablandamientos en las herramientas, aunque alcancen temperaturas superiores a  500º C o 600º C.

El wolframio se disuelve ligeramente en la ferrita y tiene una gran tendencia a formar carburos.

Los carburos de wolframio tienen gran estabilidad.

El wolframio forma carburos muy duros y resistentes al desgaste en elevadas temperaturas, y mejora la dureza de los aceros a elevadas temperaturas.

Retarda el ablandamiento de los aceros, durante el revenido, apareciendo la dureza secundaria.

NITRURACION 5

ACEROS DE NITRURACION

Como hemos comentado en diversas publicaciones, la nitruracion consiste en endurecer la superficie de un acero por la absorcion del nitrogeno en condiciones adecuadas.

Podemos obtener capas nitruradas desde 0.1 mm a 0.8 mm de forma habiltual, según el ciclo de proceso y el uso final del elemento mecánico a tratar. Todo dependera de la duracion del proceso y la temperatura del mismo y los elenmentos de alecion del acero usado.

Las durezas obtenidas dependeran del estado de suministro (Recocido, Normalizado, Bonificado) y de la composicion de su aleación.

Como recomendacion general, se establece que las durezas mas altas, se encontraran al acabar el ciclo, en aquellos aceros mas aleados y con tratamiento previo de temple-revenido.

Los elementos de aleacion mas utilizados son:

Cromo, Aluminio, Vanadio, Molibdeno, Wolframio,…

Los aceros en estado de Recocido/Normalizado, como S355J2, antiguo ST52 y CK45N, antiguo F114, tienen como recomendacion el ciclo de Nitrocarburacion Ferritica Gaseosa, pero se adaptan perfectamente a los ciclos de nitruración gaseosa dotandose de excalentes cualidades.

En los siguientes capitulos, comentaremos la influencia de los di¡stintos elementos de aleacion sobre la capa y la dureza final.

NITRURACION 4

NITRURACION. Continuando con el ciclo de Nitruración conviene detenernos un poco más atentamente en la preparación de la estructura de temple mas apropiada para obtener una capa tenaz.

Partimos del punto que con la aportación y formacion de nitruros, obtendremos una mejora sustancial del rendimiento antidesgaste, de hasta aproximadamente, 3000 % .

Logicamente cuanto mas apropiada sea la estructura metalográfica de partida, más cerca estaremos de aproximarnos a la máxima cualidad tribologica del ciclo.

La estructura mas apropiada es la estructura de martensíta revenida. pero no nos sirve cualquier revenido a la estructura de martensíta, debe ser un revenido superior en un mínimo de 50 ºC a la tempertura del ciclo de nitruración.

De esta forma protegemos al núcleo de la pieza de cualquier perdida de características mecánicas por la temperatura del ciclo de nitruración.

Una pieza con estructura martensítica revenida no deberia tener un revenido inferior a 550/580ºC para no comprometer la dureza de núcleo .

En proximas entregas seguimos hablando de estructuras y composición.

Un templado saludo,

RESISTENCIA A LA CORROSION, ENSAYO RESISTENCIA EN CAMARA DE NIEBLA SALINA

RESISTENCIA A LA CORROSION. Recientemente, y dentro del desarrollo de homologacion del ciclo térmico de un componente eólico, se ha realizado el ensayo en camara de niebla salina.

La finalidad, obtener cualidad de resistencia a la corrosion hasta 300 horas.

Se trata de un ensayo de niebla salina neutra fuertemente acelerado, en el que una solución de cloruro de sodio al 5% en agua desmineralizada se pulveriza sobre las superficies de ensayo de las piezas en un ambiente controlado.

Las muestras de ensayo reciben una limpieza adecuada antes de ser introducidas en la cámara de niebla salina, dependiendo de la naturaleza del material, y siempre sin utilizar objetos que puedan dañar la superficie de las probetas.

Las muestras de ensayo se colocan dentro la cámara apoyadas en un útil de plástico de manera que las superficies a valorar tengan una inclinación de 20º respecto a la vertical. Estas se disponen en la cámara de manera que no entran en contacto entre ellas mismas o con cualquier otro elemento.

La valoración del grado de corrosión de acuerdo a la norma ISO 10289, obtiene los resultados los siguientes:

Resultados / Results
Nº1 / No.1Grado de corrosión / Rust grade = 10
Nº2 / No.2Grado de corrosión / Rust grade = 10
Nº3 / No.3Grado de corrosión / Rust grade = 10

El nivel cualificador de la norma ISO 10289 indica como maxima proteccion anticorrosiva el Grado 10, por lo que el proceso de Nitrocarburacion + oxidacion de Bitra se convierte en la mejor alternativa para proteger sus componentes de la corrosion con el maximo respeto por el medio ambiente.

NITRURACION C-2

NITRURACION

La nitruracion es un tratamiento que tiene por objeto aportar nitrogeno en forma de nitruros de hierro y sus aleantes, a la capa superficial de los aceros, con lo que se consigue endurecerla extraordinariamente.

La operacion se realiza calentando las piezas a unos 500-550ºC en atmosferas con amoniaco disociado.

FORMULA

2 NH3 + CALOR =2 n + 3H2

DUREZA

La dureza se atribuye a la formación de dos nitruros de hierro, Fe2N y Fe4n, estando el primero situado en la capa exterior y el segundo en las capas interiores.

Los espesores de la capa nitrurada mas empleados varian entre 0.20 mm y 0.70 mm,

Continuaremos en proximos capitulos …….

Un templado saludo,

NITRURACION, ARTICULO EN LINKEDIN 30/05/20

NITRURACION,
LA DELICADEZA DEL TRATAMIENTO TÉRMICO.
Hoy vamos a disfrutar de uno de los tratamientos térmicos qué mas importancia está adquiriendo en los últimos anos.
Debido sobre todo a la desaparición de aceros tradicionales, los cortos plazos de entrega y las altas características mecánicas de antidesgaste y anticorrosión que la industria solicita actualmente, este tratamiento y sus derivaciones son de vital importancia en la fabricación de componentes mecálicos.
La Nitruracion es el ciclo termoquimico menos agresivo con los aceros, nos permite trabajar en piezas acabadas y de tolerancias muy estrechas.
Si queréis divertiros un rato aprendiendo y conociendo mejor este proceso termoquimico os dejo este enlace y me pongo a vuestra disposición para lo que necesitéis.

https://bit.ly/3eA5KLG

Un templado saludo,
www.biltra.com
comercial@biltra.com