falconi

1. CURSO DE TRATAMIENTOS
TÉRMICOS DE LOS ACEROS
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN
MARCOS
ESCUELA PROFESIONAL DE METALURGIA
ING. VICTOR FALCONI ROSADIO

24. Acero de bajo contenido de carbono hasta 0.25 %
Acero de mediano contenido de carbono de 0.25% hasta 0.55%
Aacero de alto contenido de carbono de 0.55% hasta 2.00%

60. Martensite "needles" in a
matrix of austenite in a high
carbon steel. Magnified 1000
times. Photo take by Osmund
in 1901.

75. 400 μμ
350 μμ
250 μμ
Distancia interlaminar en
milimicras 1μμ = 0,000001 mm

78. Transformación Perlítica y Bainítica
a Temperatura constante

104. Chemical Composition in Weight %
C Si Mn Cr Mo Ni V W Others
0.80 0.50 0.40 1.10 0.15 - 0.30 1.95 -

106. C Si Mn Cr Mo Ni V W Others
0.31 0.33 0.50 0.55 - - 0.10 - -

108. La mayoría de los elementos de aleación al ser incorporados en los
aceros hacen mas lenta la rapidez critica de enfriamiento,
aumentando la capacidad de endurecimiento a mayor profundidad.
Así mismo los aleantes desplazan el diagrama isotérmico a la
derecha, también modifican la forma de los mismos, el efecto es
acumulativo es decir cada nuevo componente agrega la misma
capacidad de hacer el desplazamiento y modificación como si fuera
independiente:
V W Mo Cr Mn Si Ni
Mas fuerte Menos fuerte

112. FACTORES QUE DETERMINAN LA RAPIDEZ REAL DE
ENFRIAMIENTO:
1. TIPO DEL MEDIO DE ENFRIAMIENTO
2. TEMPERATURA DEL MEDIO DE ENFRIAMIENTO
3. CONDICION SUPERFICIAL DE LAS PIEZAS
4. TAMAÑO Y MASA DE LAS PIEZAS

132. VARIACION DE LA TEMPERATURA EN 2 SEGUNDOS ∆T = 1470 °F – 600 °F = 870 °F ENTONCES DISTORSION Y AGRIETAMIENTO

135. DIAGRAMAS DE PENETRACION DE DUREZAS O DIAGRAMAS TRANSVERSAL DE DUREZA
ACERO DE BAJA CAPACIDAD DE
ENDURECIMIENTO
PARA 30 HRC LA RAPIDEZ REAL DE
ENFRIAMIENTO FUE LA MISMA EN LOS TRES
DIAMETROS

151. Tratamiento
Térmico
Temperatura Cambio
Estructural
Característica
de la
Microestruct
ura
Características
Mecánicas
Obtenidas
Sub
Enfriamiento
-180 ºC Gran parte de
la Austenita
retenida se
transforma en
martensita
Oscurece al
ataque
químico
(martensita
Negra)
Aumenta la dureza
de 1 a 2 puntos de
HRC
AUSTENITA RETENIDA
•La autenita retenida puede encontrarse entre 2% y 10%
•En algunos casos se puede encontrar en cantidades menores del 1% o igual o mayor al
50%
•Los elementos químicos que favorecen la presencia de austenita retenida son el C
(cuando es mayor o igual al 0.9%), Mn, Ni (mas de 1%)
•La severidad de temple también influye en el porcentaje de austenita retenida siendo
mayor cuando el medio de enfriamiento es aceite en vez de agua.

152. Temperatura
del
Tratamiento
Térmico
Cambio Estructural Precipitado
Caracteristica de la
Microestructura
Caracteristicas
Mecánicas Obtenidas
Caracteristicas de la
Microestructura
revenida en aceros de
diferente Composicion
Revenido
entre 95 ºC a
205 ºC
Martensita pierde
tetragonalidad
Precipitación de
carburos de transición
El carburo epsilon
puede ser Fe2C o
Fe20C9
Cuando se busca alta
resistencia y alta dureza
(Cojinete de bolas)
Se nota más en aceros
de 0.49% a 0.53% de
carbono y de baja
aleación
Revenido
entre 230 ºC
a 370 ºC
Se descompone la
austenita retenida en
bainita inferior
(austenita retenida que
queda sin transformar)
Carburo epsilon se
transforma a carburo
ortorrombico Fe3C este
carburo muy fino se le
conoce como Trustita
El acero experimenta
pérdida de tanacidad al
impacto.
Coportamiento tipico en
aceros al carbono y de
baja aleación
Revenido
entre 370 ºC
a 540 ºC
Formación de cementita,
Fe3C fina
Al carburo fino
producido en este rango
de temperatura se le
conoce como sorbita
Recuperación de la
tenacidad al impacto
(resiliencia), baja dureza
Aplicado a aceros para
construccion
Revenido
entre 540 ºC
a 675 ºC
En aceros aleados se
produce precipitación
de carburos ricos en
elementos de aleación
formadores de carburo
Precipitación de
carburos produce
endurecimiento
secundario
En acero aleados se
produce fragilidad
Krupp (enfriamiento en
aire) no ocurre cuando
se enfria al agua desde
la tempertaura de
revenido
Cuando se requiere
máxima tenacidad y baja
resistencia
La martensita revenida
es mucho más tenaz
que una estructura
perlítica de la misma
dureza.
Revenido
entre 675 ºC
a 705 ºC
Coalescencia
progresiva de la
cementita (carburo
globular)
Carburo globular en
matriz ferritica

173. ENDURECIMIENTO SUPERFICIAL
Cuando se requiere una gran resistencia al desgaste y un núcleo tenaz se debe recurrir a :
Cementación.
Cianuración
Carbo nitruración
Nitruración
Sulfinizacion
Temple superficial
Deposito de soldadura de capas duras de C y Cr
Cementación: Consiste en aumentar el contenido de C en la superficie de la pieza, para
luego templar y revenir, quedando de esa manera con gran dureza superficial
Se pueden utilizar cementantes sólidos, líquidos o gaseosos
Se pueden cementar aceros aleados o al C de bajo porcentajes , 0,08% a 0, 25%
Las temperaturas oscilan entre 850° y 1000° por encima de la critica superior.

175. CEMENTACION
Se ha comprobado que la transferencia del carbono a los aceros se hace por medio
de los gases carbonosos calientes que lo rodean, siendo el CO el principal
carburante. En las cajas el CO naciente a altas temperatura es muy favorable para la
carburación.
Dentro de la caja se da 2 C + O2 = 2 CO
En la cementation gaseous se puede usar metano CH4 = C + 2 H2
En todos los casos a alta temperatura se forma
C + 3Fe = CFe3
En el proceso de cementacion se senalan 3 fases diferentes :
1- Produccion del carbono naciente
2- Absorcion del carbono en la zona periferica
3- Difusion del carbono hacia la zona central

178. • CEMENTACION EN BAÑOS DE SALES
• Sales utilizadas : Cianuro de Na , de K.
• Cloruro y carbonato sodico

179. ECUACIONES EN LA CARBURIZACIÓN SOLIDA

180. Tratamiento Térmico después de la Carburización
El templado directo desde la temperatura de carburización
(austenización) produce endurecimiento de la superficie y de la parte
interna de la zona carburizada de la pieza.
Los acero de grano grueso pueden presentar fragilidad y distorsión.
Solamente los aceros de grano fino responden bastante bien a este
tratamiento desde la temperatura de austenización.
Los aceros aleados rara vez son utilizados sin un tt posterior (gran
cantidad de austenita retenida en la superficie endurecida)
La figura 8.74 muestra varios tratamientos de endurecimiento para
aceros carburizados con las propiedades en la superficie y en la parte
interna.

183. CIANURACION
El carbono naciente y el nitrogeno
naciente frutos dela descomposicion a
altas temperaturas de los cianatos y
carbonatos ingresan a la capa del acero
formando carburos y nitruros que forman
la capa cementada.
Oxigeno del aire

184. CARBURIZACION LIQUIDA

187. CARBONITRURACION
Se diferencia de la cementacion porque parte del endurecimiento se consigue por la accion
del N
Temperatura 850° en atmosfera gaseosa.
Capas de 0,1 a 0,6 mm
Dureza de la capa 60 a 65 RC
El N2 absorbido en el proceso por el acero proviene del amoniaco que se incorpora al gas.
El N2 absorbido en el proceso disminuye la velocidad critica de temple del acero. Por lo
tanto la capa periferica de un acero carbononitrurado templa mucho mas facilmente, que
un acero solo cementado.

190. •CARBONITRURACION
•Se emplea un gas portador, y se suministra N, y C para producir la carbonitruracion.
•Si agregamos hidrocarburos , metano, butano o propano, obtenemos C en cantidades
necesarias y con el amoniaco obtenemos el N.

192. El oxigeno, el dióxido de carbono y el vapor de agua contribuyen a la
descarburización.
Se evita con atmosfera endotérmica de un gas preparado haciendo reaccionar
mezclas relativamente ricas de gas hidrocarburo (por lo general gas natural) con aire
en un generador calentado externamente en presencia de un catalizador de níquel.
El gas producido consta de 40% de nitrógeno, 40% de Hidrógeno y 20% de monóxido
de carbono.
Tipo de Carburizaciones Industriales
Carburización
sólida
Granulados de carbón vegetal de madera dura coque y
20% de carbonato de bario como activador.
Método por lote y no se presta
para alta producción
Carburización
gaseosa
Acero en contacto con monóxido de carbono y/o
hidrocarburo de fácil descomposición a la temperatura
de carburización , puede ser metano propano , gas
natura o hidrocarburo fluido vaporizado.
Puede ser por lote o por
producción continua.
Carburización
líquida
Baño de cianuro fundido

193. CARBURIZACION COMERCIAL
TIPO DE
CARBURIZACION MATERIAL A USAR PRODUCCION VENTAJAS DESVENTAJAS
1 Carburizacion
solida Material
sólido de
carburizacion
Carbón vegetal de
madera dura, coque y
20% de carbonato de
bario como activador
Producción
solo en lote
No se requiere atmosfera
preparada es eficiente y
económico
No adecuada para conseguir partes delgadas
superficiales carburizadas. No se puede controlar
el carbono superficial las piezas no pueden
templarse directamente desde la T° de
Austenización, excesivo tiempo en calienta y
enfriar la carga
2 Carburizacion
gaseosa. Gas rico
en carbono
Monóxido de carbono
y/o hidrocarburo de
fácil descomposición a la
T° de Carburización
Metano, propano o gas
natural o hidrocarburo
fluido vaporizado
Producción
por lotes o
continua
Se alcanza una profundidad
externa de 0.030 plg y de
tolerancias de menos de
0.010 pulg templado
directo menor costo, area
limpia mas flexibilidad
Capa delgada hipereutectoide exterior de alto
carbono, si el enfriamiento es lento desde la T°
de carburozacion entonces red proeutectoide de
cementita en limites de grano causa falla. El alto
contenido de C aumenta la austenita retenida y
si es aleado el C no debe ser mas de 0.8% esto
debe hacerse desviando el gas (periodo de
difusión)
3 Carburización
líquida diferente
a la cianuración
depende de la T°
Baño de sal de cianuro
fundido el carbono sale
de la sal Baja T° (1550 y
1650 F°) 20% de N alta
T° (1650 a 1750 F°) 10%
de N
Para piezas de
pequeño y
mediano
tamaño
Profundidad de mas de
0.010 plg hasta 0.250 plg
eliminación de oxidación y
problemas de hollín
profundidad uniforme
rapidez de penetración
buena conductividad
térmica del baño
Lavado prolijo de las piezas para eliminar la sal,
revisión y ajuste regular de la composición del
baño, sales venenosas, no es conveniente para
piezas que puedan flotar o formas complejas en
las que se acumulan la sal.

195. NITRURACION
La nitruracion confiere la los aceros una dureza extraordinaria en la periferia.
Los objetos que se desean nitrurar deben ser templados y revenidos con anterioridad
para que queden con un nucleo duro.
Las piezas luego de templadas y revenidas se colocan en una caja cerrada y se le hace
pasar una corriente de amoniaco. Todo el conjunto se introduce en un horno a 500°. Al
calentarse el amoniaco se disocia quedando N atomico o naciente que forma nitruros
con el Al, Cr, Mo, e hierro de la superficie formando nitruros muy duros.

196. N Fe, NCr, NAl, NMo
NCr, NAl, NMo

198. temperatura Profundidad Baño
carburizacion 1700 °F (927 °C) Mas de 0.080” Sólido Líquido Gaseoso
Carburizacion líquida
con cianuro
1550 °F (843 °C) a 1650 °F
(899 °C) con 20% de cianuro
Hasta 0.030”
Carburizacion líquida
con cianuro
1650 °F (899 °C) a 1750 °F (954
°C) con 10% de cianuro
De 0.030” a 0.120”
hasta 0.250”
Cianuracion 1400 °F (760 °F) a 1600 °F
(871 °C) poco tiempo
Hasta 0.01” 30% de Cianuro de sodio , 40% de
carbonato de sodio y 30% de cloruro
de sodio T° de fusión 1140 °F (616 °C)
Carbonitruración
Nitrocarburización
cianuracion seca
cianuracion por gas.
1550 °F (843 °C) durante 20
minutos seguido de un temple
en aceite.
0.0025” Mezcla gas portador (nitrógeno
hidrogeno y monoxido de carbono) gas
enriquecedor (propano o gas natural)
y amoniaco
Nitruracion sehace
en recipiente
hermético
925 °F (496 °C) a 1050 °F (566
°C) dependiendo la
profundidad hasta mas de
80horas
Nitruracion de 1
etapa
Disociación del amoniaco
entre el 15% y 30% a 925 °F
(496 °C) a 975 °F (524 °C)
Mas de 0.0005”
hay que esmerilar
capa blanca muy
frágil
70HRC
Nitruracion de 2
etapas Proceso Floe
20% de amoniaco entre 5 y 10
horas a 975 °F (524 °C)
después de83 a 86 % de
disociación amoniaco entre
1025 °F (552 °C) a 1050 °F (566
°C)
0.0002 a 0.0004”
capa blanca no se
esmerila