8. Tratamientos termoquímicos

Nuestro amigo de la historia inicial se planteaba por qué la estructura metálica del puente apenas estaba oxidada.

Nosotros, después de ver este punto, podemos pensar que quizás el acero del puente había recibido algún tratamiento termoquímico.

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Entenderemos por tratamientos termoquímicos aquellos en los que, además de los cambios en la estructura del acero, también se producen cambios en la composición química de su capa superficial, añadiendo distintos productos químicos hasta una profundidad determinada.

Estos tratamientos requieren el uso de calentamiento y enfriamiento controlados en atmósferas especiales. Los objetivos que se persiguen mediante estos procesos son variados pero entre ellos podemos destacar:

  • Mejorar la dureza superficial de las piezas, dejando el núcleo más blando y tenaz.
  • Aumentar la resistencia al desgaste debido al rozamiento aumentando el poder lubrificante.
  • Aumentar la resistencia a la fatiga y/o la corrosión. sin modificar otras propiedades esenciales tales como ductilidad.

Se aplican sobre herramientas de arranque de viruta, camisas de pistones,..

Herramienta de arranque de viruta  sometida a tratamientos termoquímicos
Imagen 15 . Wikipedia. CreativeCommons.

Los tratamientos más importantes son:

Proceso de cementación
Imagen 16. Elaboración propia.
  • Cementación (C): Consite en incrementar la dureza superficial de una pieza de acero dulce, aumentando la concentración de carbono en su superficie. Se consigue teniendo en cuenta el medio o atmósfera que envuelve el metal durante el calentamiento y enfriamiento. El tratamiento logra aumentar el contenido de carbono de la zona periférica, obteniéndose después, por medio de temples y revenidos, una gran dureza superficial, resistencia al desgaste, buena tenacidad en el núcleo y aumento de la resiliencia. Se realiza con piezas que deben ser resistentes a golpes y la vez al desgaste.
  • Nitruración (N): En este caso se incorpora nitrógeno a la composición superficial de la pieza. Al igual que la cementación este método también aumenta la dureza superficial del acero, aunque lo hace en mayor medida. Los aceros tratados por este procedimiento adquieren una alta resistencia a la corrosión. La técnica de nitruración se basa en calentar el acero a temperaturas comprendidas entre los 400 y los 525 ºC, dentro de una corriente de gas amoniaco, más nitrógeno.
Proceso de nitruración
Imagen 17. Elaboración propia.
  • Cianuración (C+N): Este proceso permite el endurecimiento superficial de pequeñas piezas de acero. Utiliza baños con cianuro, carbonato y cianato sódico. Se aplican temperaturas entre 760 y 950ºC. Es una mezcla de cementación y nitruración.
  • Carbonitruración (C+N): Al igual que la cianuración, introduce carbono y nitrógeno en una capa superficial, sin embargo estos elementos estan en forma de hidrocarburos como metano, etano o propano; amoniaco (NH3) y monóxido de carbono (CO). En el proceso se requieren temperaturas de 650 a 850 C. Es necesario realizar un temple y un revenido posterior.
  • Sulfinización (S+N+C): En este proceso se incrementa la resistencia al desgaste obtenida en los procesos de cianuración y carbonitruración mediante la acción del azufre. El azufre se incorpora al metal por calentamiento a baja temperatura (565 C) en un baño de sales. Se aumenta la resistencia al desgaste, favorece la lubricación y disminuye el coeficiente de rozamiento.
AV - Pregunta de Selección Múltiple
En un tratamiento termoquímico:
Se producen cambios en la composición química del material.
Se producen cambios en la estructura del material.
Se producen cambios en la estructura y en la composición química del material.



En la cementación:
Se aumenta la dureza superficial del acero.
Se aumenta la concentración de carbono en la superficie de la pieza.
Se obtienen estructuras martensíticas.



La cianurización y la carbonitruración de diferencian en que:
Ambas aumentan la concentración de nitrógeno y de carbono en la superficie de la pieza, pero en la carbonitruración estos elementos están en forma de hidrocarburos.
Ambas aumentan la concentración de nitrógeno y de carbono en la superficie de la pieza, pero en la carbonitruración estos elementos están en forma de amoniaco y monóxido de carbono.
En la cianurización se aumenta la concentración de cianuro en la superficie de la pieza, y en la carbonitruración se aumenta la concentración de nitrógeno y de carbono.