Transcript 11-1 Clase Tratamientos Termoquímicos

Técnicas de Endurecimiento Superficial
Objetivo: Se busca mejorar la dureza superficial de la pieza a tratar,
incrementando la resistencia al desgaste y conservando la
tenacidad en el interior de la pieza. En algunos casos se busca
además aumentar la vida a la fatiga.
Procesos Termoquímicos
Se modifica la composición química de la superficie.
Se introducen especies endurecedoras al acero (Por ej: C, N, B) en un
proceso de Difusión.
Procesos Térmicos
No se modifica la composición química de la superficie.
Se modifica la microestructura superficial sin la adición de especies
endurecedoras
Revestimientos / modificaciones superficiales
Se deposita una nueva capa sobre el sustrato de acero.
Se modifica la composición quimica subsuperficial
Carburización
Nitruración
Carbonitruración
Nitrocarburación
Boronizado
Sulfinización
Endurecimiento por llama
Endurecimiento por inducción
Endurecimiento por láser
Endurecimiento por haz de electrones
Cromado duro (Hard chromium plating)
Recubrimiendo de Ni autocatalítico (Electroless
Nickel Plating)
Thermal Spraying
Soldadura de Recargue (Weld hardfacing)
Deposición Química en Fase Vapor (QVD)
Deposición Física en Fase Vapor (PVD)
Implantación Iónica
Laser Surface Processing
Clasificación de los Procesos Termoquímicos
(Difusional)
Según especie endurecedora
C
N
C, N
N, C
B
S, N, C
Según medio de transporte de
la especie endurecedora
 Carburación
 Nitruración
 Carbonitruración
 Nitrocarburación
 Boronizado
 Sulfinización
Sólido
Líquido
Gaseoso
Vacío
Iones (Plasma)
Prof de capa  k t
k = cte de difusividad térmica, depende de T, composición química del acero
y gradiente de concentración de la especie endurecedora.
Características generales
Especie
endurecedora
T (°C)
Sólida (Pack)
C
815–1090
Gaseosa
C
815–980
Líquida / Sales
C (+ N
probablem)
815–980
Vacío
C
815–1090
Gas
N + Cptos de N
480–590
Líquida / Sales
N + Cptos de N
510–565
Ion
N + Cptos de N
340–565
Gas
C+N
760–870
C+N
760–870
2.5–125 μm
50–65(a)
Nitrocarburación
Ferrítica
C+N
565–675
2.5–25 μm
40–60(a)
Boronizado
(Boriding)
B + Cptos de B
400–1150 12.5–50 μm
40–>70
800–1250 2–20 μm
>70
Proceso
Carburización
(Carburizing)
Nitruración
(Nitriding)
Carbonitruración Líquida
(Carbonitriding) (Cianuración)
Prof típica
125 μm–1.5
m
m
75 μm–1.5
m
m
50 μm–1.5
m
m
75 μm–1.5
m
m
125 μm–0.75
m
m
2.5 μm–0.75
m
m
75 μm–0.75
m
m
75 μm–0.75
m
m
Dureza
(HRC)
Metales base típicos Características del Proceso
50–63(a)
AºbC, Aº aleados bC
50–63(a)
50–65(a)
50–63(a)
50–70
50–70
50–70
50–65(a)
Otros
Diffused carbide
layers via salt
bath processing
(a) Requiere de un temple desde la fase austenítica
Procesos de
disfusión termica
Bajo costo del equipamiento.
Poco control de la profundidad de capa.
Buen control de profundidad de capa.
Adecuado para la operación contínua.
AºbC, Aº aleados bC
Requiere cuidadosos controles del gas.
Puede ser peligroso.
Más rápido que los procesos Pack y Gas.
AºbC, Aº aleados bC Problemas en la disposición de las sales.
Mantenimiento frecuente de las sales.
Excelente control del proceso.
AºbC, Aº aleados bC Mayor rapidez.
Equipamiento caro.
No requiere de temple.
Aº aleados, nitriding
Baja distorsión.
steels, SS
Proceso lento (en gral batch).
Ferrosos en gral
Para capas delgadas <25 μm.
(incluye fundiciones)
Mayor rapidez que la nitruración gaseoso.
Aº aleados, nitriding
No se produce la capa blanca.
steels, SS
Alto costo del equipamiento.
AºbC, Aº aleados bC, Menor T que en carburización (menor
SS
distorsión).
Películas delgadas.
Aº bC
Proceso Batch.
Problemas en la disposición de sales.
N
Aº bC
o
s
e
p
r
o
d
u
c
e
l
a
c
a
p
a
Baja distorsión
Aº aleados, Aº para
herramientas, Aleac. Capas de alta dureza.
Co, Aleac. Ni
Aº aleados, Aº para
herramientas, Aº 1/2 Capas de alta dureza.
C
b
l
a
n
c
a
.
Carburización (Cementación)
Objetivo: Mejorar la dureza superficial de la pieza, incrementando la resistencia
al desgaste y conservando la tenacidad en el interior de la pieza.
•
•
•
Aceros de bajo C (0.08 a 0.25%C). Capa carburada hasta 1%C.
Profundidad de capa: 125μm a 1.5mm.
Durezas superficial: 50-65 HRC.
Proceso:
•
•
•
•
Calentar la pieza hasta una T de
austenización (815-1090 ºC).
Someter la pieza a un medio carburante
(sol, liq o gas) por un determinado
tiempo (de horas a días).
Temple. La superficie carburada, de
mayor templabilidad, forma martensita.
El núcleo de la pieza, cuya
composición química no es alterada,
posee menor templabilidad y no forma
martensita.
Revenido de la microestructura
martensítica superficial.
Carburización sólida de un acero 0.15% C @ 940ºC
Gradiente en la concentración de C
Carburización Gaseosa
SAE 8620 a 927ºC
1 hora
2 horas
3 horas
Gradiente superficial en la concentración de carbono (CAPA DURA)
Gradiente de dureza
Mayor en la superficie
Menor hacia el interior
Superficie dura y resistente al desgaste
Núcleo tenaz
Carburización Gaseosa
Se emplean atmósferas carburantes controladas, de forma tal que:
•
•
La concentración de carbono final en la superficie de la pieza sea menor al límite
de solubilidad de la austenita a la T de carburización.
Se minimiza la deposición de hollín en el interior del horno.
CO, H2, N2, CO2, CH4
atmósfera
carburante
controlada
=
1000ºC
Gas portador. Ejemplos:
• Gas Endotérmico
• Atmósfera MetanolNitrógeno
+
Generador de Gas Endotérmico
Gas Rico (o Gas Carburante). Ej:
• Metano (Gas Natural)
• Propano
• Butano
Carburización Gaseosa
Tipos de Hornos
Hornos Continuos
Rotativos
De Retorta Rotativos
Con Cinta Transportadora
Hornos “Tipo Batch”
Hornos de Fosa
Hornos Horizontales
Hornos de Lecho Fluidizado
Algunos diseños de hornos permiten tener un
sistema integrado de temple
Carburización Gaseosa
Horno de fosa
con carga superior
(Horno “Tipo Batch”)
Ejemplo: Rodamientos
Peso total: 18000 kg
T de carburizacion: 840ºC
Carburización Gaseosa
Horno horizontal con sistema de temple integrado
(Horno “Tipo Batch”)
Carburización Gaseosa
Variables en el proceso de Carburización
TEMPERATURA
Temperatura
Tiempo
Composición de la atmósfera
La velocidad de difusión del C en Fe γ aumenta con la T.
Ejemplo: El C se incorpora en el acero un 40% más rápido al pasar de 870 ºC a 925 ºC.
 A mayor T, mayor velocidad de difusión, mayor degradación del refractario y menor
precisión en la profundidad de capa carburada  Relación de compromiso
Una T de carburización muy empleada es 925ºC: permite una velocidad de carburización razonablemente
rápida sin un deterioro excesivo del interior del horno.
Para piezas de mayor profundidad de capa, la T puede ser elevada a 955 ºC y 980 ºC, acortando el tiempo
de carburización.
Para menores profundidades de capa, se emplean menores T de carburización para tener un control más
preciso en la profundidad de la capa carburada.
 Para obtener un resultado consistente, la T debe ser uniforme en toda la pieza.
Si la T no es uniforme, se obtiene diferentes profundidades de capa de una pieza a otra o en la misma pieza.
Por esto, se puede precalentar la carga hasta la T de carburización en una atmósfera endotérmica (en hornos
batch y continuos). Luego se agrega el gas carburante.
Carburización Gaseosa
Variables en el proceso de Carburización
Profundidad de capa en función del tiempo de carburización
a diferentes temperaturas
Carburización Gaseosa
Variables en el proceso de Carburización
COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA
Se supone una atmósfera de un gas endotémico (producido a partir de metano) enriquecida con metano.
Los principales constituyentes de la atmósfera carburante resultante son: CO, N2, H2, CO2, H2O y CH4.
El N2 es inerte, actúa sólo como diluyente.
El CO, CO2, H2, y H2O presentes en el gas son muy cercanas a las composiciones del siguiente equilibrio:
CO  H 2 O  CO 2  H 2
El C sólo ingresa en el acero bajo el estado naciente, es decir, bajo las siguientes reacciones reversibles
2CO  C(en Fe)  CO 2
CO  H 2  C(en Fe)  H 2 O
El metano está presente en cantidades mayores a las del equilibrio. Es la fuente de C según:
CH 4  CO 2  2CO  2H 2
CH 4  H 2 O  CO  3H 2
La suma de las reacciones se reduce a:
CH 4  C(en Fe)  2H 2
El CO2 y H2O se mantienen constantes. Se reduce del contenido de metano y se incrementa la cantidad de H 2.
De esta forma, los parámetros que se monitorean son: contenido del vapor de agua (midiendo el punto de
condensación del gas), contenido de CO2 (mediante una análisis infrarojo del gas), cantidad de O2 (mediante
sensores de circonia). El O2 altera la reactividad del C(enFe) según: C(en Fe)  1/2O  CO
2
Carburización Sólida
• Conocido también como carburización en cajas.
• La pieza a tratar es calentada hasta una T de austenización en un contenedor
cerrado (caja) y en contacto con un compuesto de carburización sólido.
• Es el método más antiguo de los procesos de carburización y fue el más
empleado durante muchos años.
• No es muy empleado en la actualidad debido a las limitaciones inherentes del
proceso y la mejora de las otras técnicas de carburización.
Pieza a Cementar
Calor
Compuesto de Carburización
(Polvo Endurecedor)
Contenedor cerrado
(Caja de cementar)
Calor
Carburización Sólida
Link Carburización en cajas (casero)
Carburización Sólida
VENTAJAS
• Gran variedad de hornos (el proceso genera su propia atmósfera contenida
en la caja de carburización).
• Ideal para piezas que deban ser mecanizadas luego de la carburización y antes
del TT final (bajas velocidades de enfriamiento desde la T de carburización).
• Baja distorsión de las piezas durante la carburización (se emplea el
compuesto carburizante para soportar las partes).
• Esta técnica permite mayores opciones en cuanto a técnicas de carburización
selectiva.
Carburización Sólida
DESVENTAJAS
• No es adecuado para capas poco profundas, donde se requiera estrictas tolerancias en
cuanto a la profundidad de capa (por la variación de la T en el interior de la caja).
• No todas las piezas dentro de la caja tendrán la misma profundidad de capa.
• No hay control de las variables del proceso y por ende, de los resultados finales.
• Dificultad de templar directamente las piezas desde las cajas (requiere una operación
adicional, siendo imposible la automatización del proceso de temple).
• Mayor tiempo de procesamiento debido al calentamiento y enfriamiento de la caja y
del compuesto de cementación.
• Mayor consumo de combustible/electricidad.
• Considerable mano de obra. Elevado costo de preparación y colocación de las piezas
en las cajas.
• Posee problemas medio-ambientales asociados a la disposición de compuestos de
carburización que contienen bario.
Carburización Sólida
Compuesto
de carburización
=
Carbón vegetal /
Coque de petróleo /
Alquitrán
+
10-20% de carbonatos
de Ba, Ca y Na
Al mezclar el carbón con carbonatos alcalinos/alcalino-térreos, se alcanza hasta
1.20% de carbono en la superficie de la pieza. Caso contrario, el contenido de
carbono sería inferior a 0.65%. Por ello, los carbonatos se llaman activadores.
2C  O 2  2CO
BaCO3  calor  BaO  CO 2
2CO  C  CO 2
CO 2  C  2CO
Las mezclas cementantes pierden su actividad con el uso y deben reponerse.
Una práctica común es mezclar 3 partes de mezcla usada y una parte de
mezcla nueva.
Tipos de hornos + Variables de proceso
Carburización Líquida
(Baño de Sales)
• La pieza es inmersa en un baño de sales carburizantes a una T en donde el acero se
encuentra en fase austenítica.
• Ya no tiene la importancia comercial que tenía en el pasado
 Problemas medioambientales asociado a la disposición de las sales (algunas
contienen cianuros)
 El proceso tiene ciertas limitaciones (la remoción de sales puede ser difícil)
• Se realiza en menor tiempo que la carburización gaseosa (mayor velocidad de
calentamiento).
• En general, las piezas se templan luego del baño, seguido de un revenido.
Carburización Líquida
(Baño de Sales)
La mayoría de las sales de carburización contienen compuestos de
cianuro.
• Si contienen cianuro  se introduce C y algo de N a la capa.
(El efecto del N es despreciable)
• Si no contienen cianuro  Sólo se introduce C a la pieza.
Carburización Líquida
(Baño de Sales)
Baño de Sales con Cianuro
Sales de baja T o Sales de alta T o gran
penetración media
penetración
Profundidades de capa promedio (mm)
0.2 a 1.5
1a3
T de carburizacion (ºC)
850 a 900
875 a 950
Cianuro Sódico
17 a 23
7.5 a 12
Cloruro Bárico
14 a 40
45 a 55
Otras sales alcalinas (F- o Cl- de Ba, Ca o Sr)
0 a 3.5
2 a 10
-
5.5 a 20
20 a 30
0 a 15
Carbonato Sódico
<30
<30
Cianato Sódico
<1
<0.30
Cloruro Potásico
Cloruro Sódico
2NaCN  BaCl2  Ba(CN)2  2NaCl
Ba(CN)2  BaCN 2  (C)
Carburización Líquida
(Baño de Sales)
Tipos de Hornos:
Crisoles
Con electrodos sumergidos
Calentados con gas o fuel oil
Calentados con
resistencia eléctrica
Descarburización
Es el fenómeno en el cual un acero al carbono pierde carbono de
su superficie. Puede ocurrir luego de un tratamiento térmico,
trabajado en caliente o cualquier proceso en el cual el acero
permanezca un período lo suficientemente largo en un medio
oxidante.
La descarburización es indeseable, dado que afecta la capacidad
de endurecimiento de la superficie de la pieza al reducir su
contenido de carbono. También afecta negativamente la dureza,
resistencia mecánica y vida a la fatiga de los aceros.
Carbonitruración
• Es un proceso modificado de carburización, y no una forma de nitruración
• Involucra la difusión de C y N a la superficie exterior del acero.
• Ambos elementos contribuyen a la formación de la capa dura.
• Puede ser gaseosa, líquida o por plasma.
• En gral se emplean menores T (775-900ºC) y menores tiempo que en
carburización gaseosa.
• El N inhibe la difusión del C.
 Como resultado, se obtienen capas de menor profundidad y
mayor dureza.
 Adquieren mayor dureza de temple, por lo que necesitan
mayores T de revenido en la cementación para lograr la misma
dureza.
 Tienen mayor resistencia al ablandamiento y al desgaste a alta T,
cuando las piezas deban trabajar en caliente
Carbonitruración Gaseosa
Cualquier equipo que sirva para la carburización gaseosa puede ser utilizado para
carbonitrurar, ya que sólo es necesario agregar de 2 a 12% de amoníaco a la
misma atmósfera empleada en la carburización gaseosa.
• Ejemplos de aceros comúnmente
carbonitrurados:
 Serie 1000, 1200, 1300, 1500, 4000,
4100, 4600, 5100, 6100, 8600, 8700.
 Con contenidos de C de hasta 0.50%.
• Profundidades de capa de hasta 0.75mm.
• Rango de T de 760 a 870ºC.
• Durezas superficiales de 60 a 65 RC.
Carbonitruración Gaseosa
•Efecto del nitrógeno en la capa dura
 N, C, Mn, Ni: gammágenos (estabilidazores de austenita)
 El N disminuye la velocidad crítica de temple (capa dura de mayor templabilidad)
La pieza se puede templar desde una T menor,
recibe menos deformación y disminuye las
operaciones de enderezado y rectificado final.
•Efecto de la T
NH3  3H  N
2N  N 2
2H  H 2
Curvas de Jominy de
un acero de 0.08 %C
Gradiente de dureza en un acero
carbonitrurado a 815ºC por 1.5 h
y templado en aceite.
Carbonitruración Líquida
(Cianuración)
• Para endurecer pequeñas piezas de aceros de bajo y medio C, con o sin aleación.
• Similar a la carburización líquida (baño de sales con cptos CN).
 Se distinguen entre sí por la profundidad y composición química de la capa:
Carburización
Líquida
Carbonitruración
Líquida o
Cianuración
Composición
química de la capa
Mayor C y menor
de N
Mayor N y menor
de C
Profundidad típica
Hasta 6.35mm
< 0.25 mm
Grado:
NaCN
(%)
NaCO3
(%)
NaCl
(%)
T de
fusión °C
96 a 98 %
97
2.3
Trazas
560
75 %
75.3
3.5
21.2
590
45 %
45.3
37
17.7
570
30 %
30
40
30
625
Nitruración
● Las piezas que se desean nitrurar son siempre templadas y revenidas antes de la
nitruración.
● Se realiza en una atmósfera de amoníaco a 500-575 ºC, durante 20 a 80 horas. Se
alcanzan profundidades de capa de 0.20 a 0.70mm y durezas de hasta 70 HRC.
NH3  3H  N
2N  N 2
2H  H 2
● Únicamente una pequeña proporción del N atmómico (naciente) reacciona con el
acero, transformándose rápidamente e1 resto en nitrógeno molecular (inerte).
● La parte del nitrógeno que reacciona con el acero difunde hacia el interior y forma
nitruros de aluminio, cromo, molibdeno, vanadio y hierro, creando una capa
superficial de elevada dureza.
Nitruración
Los pasos completos del proceso de nitruración suelen ser los siguiente:
1) Mecanizado de la pieza, dejando un exceso de 2 mm sobre las medida finales.
2) Temple y revenido a una T tal que el núcleo consiga la dureza o resistencia deseada.
3) Mecanizado final, llevando casi exactamente a las medidas finales.
4) Tratamiento opcional a 500-600 ºC (temperatura inferior a la de revenido) para
eliminar las tensiones introducidas en el mecanizado.
5) Protección de las superficies que no se quiere endurecer y desengrasado.
6) Nitruración.
7) Ligero rectificado final (opcional).
● No es necesario templar la pieza desde la T de nitruración. Esto evita las
deformaciones provenientes del enfriamiento rápido. Además, siempre que la T de
nitruración sea inferior la T de revenido, las propiedades mecánicas del núcleo de
la pieza quedarán inalteradas y serán las mismas a las obtenidas luego del revenido.
● Por ser relativamente baja la T de nitruración, no hay crecimiento grano.
● No es necesario someter las piezas nitruradas a ningún tratamiento térmico posterior.
Nitruración
Ventajas:
● Gran dureza superficial.
● Gran resistencia a la corrosión.
● Ausencia de deformaciones.
● Endurecimiento preferencial.
● Retención de dureza a elevadas T.
Durezas obtenidas por
nitruración de diferentes
tipos de aceros
Nitruración
Para lograr una nitruración efectiva en los aceros al carbono, es condición necesaria
cumplir con los siguientes factores:
a)
b)
La temperatura de nitruración debe ser inferior a la del eutectoide.
Es necesaria la presencia de aleantes formadores de nitruros (Al, Cr, Mo, V).
Nitruración
Microestructura de la capa nitrurada
 CAPA BLANCA
● Constituida por las fases ε y γ‘.
● Espesor típico: hasta 25 μm.
Esta capa es muy dura y quebradiza y puede no ser deseada,
siendo removida con un ligero mecanizado en caso de ser
necesario.
 ZONA DE DIFUSIÓN
● Constituida por nitruros estables provenientes de la reacción entre el N
y los elementos formadores de nitruros que contenga el acero.
● Espesor típico: 1 mm
Esta región es la que le confiere las propiedades de dureza y resistencia a
la fatiga de las capas nitruradas.
 ZONA DE TRANSICIÓN
● Gradiente de microestructuras entre la zona de dufisión y la el núcleo de
la pieza. Esta zona no siempre es visible por microscopía óptica.
 NUCLEO
● Martensita revenida. Se considera que la dureza del núcleo es la misma
que la obtenida luego del temple y revenido.
Capa Blanca (nitruros ε y γ')
Zona de difusión
Zona de transición
Núcleo
Nitruración
Composición química de los aceros de nitruración
Composición Química
Tipo de acero
Cromo-AluminioMolibdeno
Alto en cromo con
molibdeno y Vanadio
Cromo-MolibdenoVanadio
Cromo-Molibdeno
Ni
Cr
Al
Mo
Dureza
Vickers
V
Resistencia
Mecánica
(kg/mm2)
C
Si
Mn
0.50
0.35
0.65
-
1.60
1.10
0.20
-
1100
126
0.40
0.35
0.65
-
1.60
1.10
0.20
-
1100
98
0.30
0.35
0.65
-
1.60
1.10
0.20
-
1100
91
0.20
0.35
0.65
-
1.60
1.10
0.20
-
1100
76
0.40
0.30
0.50
0.30
3.00
-
1.00
0.25
850
133
0.30
0.30
0.45
0.30
3.00
-
0.40
-
850
100
0.20
0.30
0.45
0.50
3.00
-
0.40
-
850
79
0.35
0.30
0.50
-
2.00
-
0.25
0.15
750
98
0.25
0.30
0.50
-
2.00
-
0.25
0.15
750
94
0.18
0.30
0.50
-
2.00
-
0.25
0.15
750
83
0.30
0.30
0.60
0.60
1.00
-
0.20
650
92
En un Aº al C, la difusión del N hacia el interior se efectúa con más facilidad que en los Aº
aleados. Sin embargo, se obtendrían durezas superficiales inferiores a los 60 HRC. Esta
dureza se incrementa hasta 70 HRC (1000HV) si el acero presenta aleantes formadores de
nitruros (Al, Cr, Mo, V).
La adherencia de la capa se incrementa significativamente.
Mecanismos de endurecimiento: endurecimiento por precipitación de nitruros, bloqueo de
planos de deslizamiento y la presencia de tensiones de compresión originada por el
incremento de volumen asociado a la formación de los nitruros.
Nitrocarburación
La nitrocarburación, o nitrocarburación ferrítica, es un proceso
modificado de nitruración y no una forma de carburización.
Tanto N como C (en menor cantidad) se introducen en forma
simultánea en el acero en fase ferrítica (490-590ºC).
Se alcanzan durezas superficiales de 60 a 72 HRC.
Puede ser llevado a cabo en un baño de sales (líquido) o en
atmósfera gaseosa. Últimamente está teniendo mayor
participación la nitrocarburación por plasma.
Nitrocarburación
Microestructura de la capa nitrocarburada
 CAPA BLANCA
● Compuesta por fase ε.
● Espesor típico: entre 10 y 40 μm.
En general esta capa es contínua y le confiere
buenas propiedades a la capa dura.
 ZONA DE DIFUSIÓN
● compuesta por nitruros de hierro y nitruros
de elementos de aleación y nitrógeno
absorbido.
El espesor total (capa blanca más zona de
difusión) puede llegar a ser 1 mm.
Boronizado
Este proceso involucra la difusión de B en la superficie de un acero a 850-950ºC. El boro se
combina con el Fe del acero y alguno de los elementos de aleación, formando boruros. De esta
forma, se obtiene una capa de muy alta dureza (hasta 2000 HV), resistente al desgaste, resistente
a altas temperaturas y resistente a la corrosión. En caso de requerir un mecanizado final, sólo
es posible realizarlo con piedra de diamante.
Se aplica a aceros al carbono, de baja aleación, aceros para herramientas, aceros inoxidables y
aceros sinterizados. También se realizan boronizados sobre aceros ya carburizados.
Se conocen los siguientes procesos: boronizado en cajas (sólido), boronizado líquido, boronizado
gaseoso, boronizado en plasma, boronizado en lecho fluidizado.
De todos estos métodos, sólo el boronizado sólido tiene interés comercial. Este proceso se
realiza a 900-1000ºC durante 3 a 5 horas. La caja se retira del horno y se deja enfriar al aire.
Fuente de
boro
Activadores
Relleno (Inerte)
B4C
5%
KBF4
5%
SiC
90%
B4C
50%
KBF4
5%
SiC
45%
B4C
85%
Na2CO3
15%
-
-
B4C
95%
Na2B4O7
5%
-
-
B4C
84%
Na2B4O7
16%
-
-
Los espesores típicos de capa borada son 0.05
a 0.25 mm para aceros de bajo carbono y de
baja aleación y 0.025 a 0.076 mm para aceros
de alta aleación.
Boronizado
Características de la Capa Borada
La capa dura resultante puede estar formada por una o dos
fases.
 Caso monofásico: la capa es de Fe2B
 Caso bifásico: capa exterior es de FeB y la capa interior de
Fe2B.
La fase FeB, si se forma, es muy frágil y se produce en
una superficie que se encuentra altamente tensionada
(tensiones de tracción).
El Fe2B es la fase preferida, por ser menos frágil y
generar tensiones de compresión en la pieza.
Sulfinización
Se incorpora C, N y S en la superficie del acero, al someter la pieza a un baño de sales a
baja temperatura (565ºC).
Como resultado, se obtiene una notable mejora en la resistencia al desgaste. No se
observa un incremento significativo en la dureza superficial del acero.
Se suele emplear un baño formado por dos sales:
a)
Una sal de bajo punto de fusión: carbonato sódico con cianuro sódico y cloruro
potásico (puede considerarse como una sal típica de cianuración).
b)
Una sal portadora de azufre: cloruro de potasio con cianuro sódico y sulfito sódico.
A veces interviene un tercer tipo de sal, de relleno, que es inerte en el proceso.
Las superficies sulfinizadas tienen propiedades antifricción. Este fenómeno se
explica por la microfusión de compuestos de azufre (de bajo punto de fusión) como
consecuencia del incremento de temperatura generada en el rozamiento. Esto facilita
el deslizamiento entre las piezas.
Por otro lado, los compuestos duros incrustados en la matriz (nitruros), mejoran la
resistencia al roce.
Sulfinización
Microestructura de la capa sulfinizada
Se forman don capas.
La capa exterior es dura, frágil y de bajo espesor (10 a 30 μm). Compuesta de nitruros
de hierro y nitruros de elementos de aleación (Al, Cr y W, si están presentes).
La capa interior es más blanda y de mayor espesor. La profundidad total que se
alcanza es de hasta 0.30 mm.