Los aceros aleados con cromo y manganeso contienen, entre otros, aleaciones de Fe-C. Este grupo de aceros incluye aceros para trabajo en caliente y en frío y aceros para rodamientos de bolas y rodillos, respectivamente.
RECOCIDO BRILLANTE, RECOCIDO NEUTRO
Definición según la norma DIN EN 10052: «Recocido realizado en un medio que permite mantener el acabado metálico original de la superficie, evitando la oxidación del metal».
El recocido es un «tratamiento térmico que consiste en calentar y mantener a una temperatura adecuada, seguido de un enfriamiento en condiciones tales que, tras volver a la temperatura ambiente, el metal se encuentre en un estado estructural más cercano al de equilibrio».
Durante el recocido neutro, la pieza de trabajo no se ve afectada químicamente por el medio circundante.
Un medio es un «entorno en el que se coloca el producto durante una operación de tratamiento térmico. El medio puede ser sólido, líquido o gaseoso».
La composición exacta y constante del gas protector es fundamental para la calidad de las superficies metálicas. Debe evitarse de forma fiable cualquier reacción química no deseada con el metal. La solución es el proceso Neutrotherm, que se basa en una mezcla de gases neutros que contiene menos del 5 % de hidrógeno.
Con una inversión mínima en hardware, el proceso proporciona una excelente protección contra la oxidación del metal, lo que garantiza que la superficie permanezca limpia.
Proceso Messer = «Neutrotherm»
El proceso Hydrotherm se basa en una mezcla de gases que contiene hasta un 100 % de hidrógeno. En este caso, el hidrógeno no solo tiene una acción química, sino que, gracias a su alta conductividad térmica, también desempeña una función física. Con este proceso, la capacidad de recocido de los hornos de alta convección puede aumentarse hasta en un 50 %.
Proceso Messer = «Hydrotherm»
El nitrógeno puede mezclarse con pequeños porcentajes de gas hidrocarburo (metano, propano) o combinarse con metanol para crear una atmósfera adecuada, siempre que se controle adecuadamente.
Procesos Messer = «Variocarb therm», «Variocarb direct»
Para determinados procesos de recocido, además del hidrógeno, se necesita CO. Por este motivo, Messer desarrolló y patentó el proceso Endolin. El gas endo se mezcla con nitrógeno para obtener la concentración deseada de componentes de gas activo y la mezcla se introduce directamente en el horno. Las mezclas Endolin tienen un potencial de reducción entre un 10 y un 15 % superior en comparación con el gas exo. A diferencia del gas exo, el potencial de carbono se puede regular en el horno. Sin embargo, una ventaja sustancial es que el gas endo y el nitrógeno pueden introducirse por separado en diferentes rangos de la planta del horno. De este modo, se pueden ajustar concentraciones sustancialmente más altas de hidrógeno y monóxido de carbono en la zona de calentamiento del horno y pequeñas cantidades en el túnel de enfriamiento, de modo que en estas partes más frías del horno la mezcla Endolin permanece claramente por debajo del límite de explosión. En este caso, incluso es posible la restauración del carbono.
Definición según la norma DIN EN 10052: La restauración del carbono es un «tratamiento termoquímico destinado a restaurar el contenido de carbono de la capa superficial, descarburada durante un tratamiento anterior».
Proceso Messer = «Endolin»
DESCARBURACIÓN, AZULADO, ENESTRAMENTADO
Definición según la norma DIN EN 10052: «La descarburación es un tratamiento termoquímico destinado a producir la descarburación de un producto ferroso».
Definición según la norma DIN EN 10052: «El azulado es una operación que se lleva a cabo en un medio oxidante a una temperatura tal que la superficie pulida de un producto ferroso queda cubierta por una película fina, continua y adherente de óxido de color azul».
Definición según la norma DIN EN 10052: «El ennegrecimiento es una operación que se lleva a cabo en un medio oxidante a una temperatura tal que la superficie pulida de un producto ferroso queda cubierta por una película fina, continua y adherente de óxido de color oscuro».
El vapor añadido a mezclas de nitrógeno/hidrógeno, hidrógeno o mezclas de nitrógeno con aire produce capas protectoras de óxido negro en la superficie de los componentes, así como óxidos azules resistentes a la oxidación entre 300 y 650 °C.
Un proceso especial desarrollado por Messer permite el ennegrecimiento a temperatura de endurecimiento.
Proceso Messer = «Blackrapid»
Blackrapid NO se comercializa en Alemania.
CARBURACIÓN
Definición según la norma DIN EN 10052: «Tratamiento termoquímico que se aplica a un producto ferroso en estado austenítico para obtener un enriquecimiento superficial en carbono, que se encuentra en solución sólida en la austenita. El producto ferroso carburizado se somete a un endurecimiento por temple (inmediatamente o más tarde)».
Para producir una atmósfera de carburación gaseosa, se utilizan tres procesos a nivel industrial:
- gas producido endotérmicamente (gas endotérmico),
- mezclas de nitrógeno y metanol líquido, proceso Messer = «Variocarb-Therm»,
- mezclas de hidrocarburos gaseosos (gas natural, propano u otros) y aire.
A veces, el alto contenido de monóxido de carbono del gas endotérmico provoca una oxidación interna del cromo, el manganeso y el silicio. Para evitar estas reacciones no deseadas, se ha desarrollado un proceso libre de gases que contienen oxígeno.
Proceso Messer = «Hydrocarb»
La cementación a baja presión no utiliza un «gas portador». El proceso tiene lugar en un horno de vacío. La cementación se lleva a cabo añadiendo una pequeña cantidad controlada de un hidrocarburo, como acetileno o propano.
CARBONITRURACIÓN
Definición según la norma DIN EN 10052: «Tratamiento termoquímico que se aplica a un producto ferroso calentado a una temperatura superior a Ac1, para obtener un enriquecimiento superficial en carbono y nitrógeno, que se encuentran en solución sólida en la austenita. Por lo general, esta operación va seguida inmediatamente de un temple rápido».
Procesos Messer = «Variocarb therm», «Hydrocarb».
NITROCARBURACIÓN
Definición según DIN EN 10052: «Tratamiento termoquímico que se aplica a un producto ferroso con el fin de producir un enriquecimiento superficial en nitrógeno y carbono, que forma una capa compuesta. Debajo de esta capa compuesta hay una zona de difusión enriquecida en nitrógeno».
La capa compuesta es una «capa superficial formada durante un tratamiento termoquímico y compuesta por los compuestos químicos formados por el elemento o elementos introducidos durante el tratamiento térmico y ciertos elementos del metal base».
La zona de difusión es una «capa superficial formada durante un tratamiento termoquímico que contiene, en solución sólida o, en su caso, parcialmente precipitada, el elemento o elementos introducidos durante el tratamiento térmico. El contenido de estos elementos disminuye continuamente a medida que se acerca al núcleo».
Messer ofrece un proceso especialmente adaptado a las crecientes exigencias de la moderna tecnología de nitrocarburación con gas. La característica especial de este proceso es una atmósfera sintética en el horno con una actividad de carbono alta y bien ajustable.
Proceso Messer = «Vario-Nitro-Carb Plus»
NITRURACIÓN
Definición según DIN EN 10052: «Tratamiento termoquímico que se aplica a un producto ferroso con el fin de producir un enriquecimiento superficial en nitrógeno».
Proceso Messer = «Vario-Nitro-Carb Plus»
SINTERIZACIÓN
Definición según la norma ISO 3252: La sinterización es un «tratamiento térmico de un polvo o compacto a una temperatura inferior al punto de fusión del componente principal, con el fin de aumentar su resistencia mediante la unión de las partículas».
Las piezas metálicas en polvo sinterizadas en atmósferas controladas dan como resultado una eliminación eficaz del aglutinante, un control preciso del carbono, un control del tamaño, menos hollín y un acabado superficial brillante.
Es importante comprender la importancia de introducir gases en las zonas específicas del horno donde son más eficaces. Denominadas «zonificación», estas técnicas especiales de inyección de atmósfera controlan tanto el patrón de flujo como la química de la atmósfera.
Dependiendo del material que se vaya a sinterizar, además de las mezclas de nitrógeno/hidrógeno, se recomienda el uso de nitrógeno/hidrógeno/hidrocarburos o hidrógeno puro.
Procesos Messer = «Hydrotherm», «Neutrotherm», «Variocarb-direct», «Variocarb-therm»
El proceso Endolin fue desarrollado y patentado por Messer. El gas Endo se mezcla con nitrógeno para obtener la concentración deseada de componentes de gas activo y la mezcla se introduce directamente en el horno.
Proceso Messer = «Endolin»
SOLDADURA BLANDA Y SOLDADURA BLANDA A ALTA TEMPERATURA
La soldadura blanda es un proceso de unión en el que los metales se unen entre sí utilizando un metal de aportación con una temperatura de fusión superior a 450 °C, pero inferior a la temperatura de fusión del metal base.
La soldadura fuerte a alta temperatura es una soldadura sin fundente en ausencia de aire (vacío, gas protector) con metales de aportación cuya temperatura de fusión es superior a 900 °C.
Dependiendo del material base, se utilizan dos tipos diferentes de atmósferas de gas en la soldadura fuerte en horno con fundente y gas inerte y en la soldadura fuerte a alta temperatura:
- Atmósferas químicamente inertes, que protegen las piezas que se están soldando de entrar en contacto con otros elementos gaseosos que podrían reaccionar con los metales que se unen y producir películas superficiales que podrían inhibir el flujo y la humectación de la aleación de soldadura fundida.
- Atmósferas químicamente activas, que reaccionarán, durante el ciclo de soldadura, con cualquier película superficial presente en las piezas que se van a unir o en la preforma de la aleación de soldadura, eliminándolas en el proceso.
Procesos Messer = «Hydrotherm», «Neutrotherm», «Variocarb therm»
El proceso Endolin fue desarrollado y patentado por Messer. El gas Endo se mezcla con nitrógeno para obtener la concentración deseada de componentes gaseosos activos y la mezcla se introduce directamente en el horno.
Proceso Messer = «Endolin»
TRATAMIENTO EN FRÍO Y CRIOGÉNICO
El tratamiento en frío del acero consiste en exponer el material ferroso a temperaturas bajo cero para conferirle o mejorar condiciones o propiedades específicas. El aumento de la resistencia, una mayor estabilidad dimensional o microestructural, una mejor resistencia al desgaste y el alivio de la tensión residual son algunas de las ventajas del tratamiento en frío del acero.
Un mecanismo que influye en las propiedades mencionadas anteriormente y que puede iniciarse mediante un tratamiento en frío es la denominada «transformación de austenita retenida».
Las causas de la formación de austenita retenida incluyen:
- Un contenido de carbono en la superficie demasiado alto después de completar la cementación. Esto se debe generalmente a una falta de control del potencial de carbono de la atmósfera del horno o del medio de cementación.
- Una velocidad de enfriamiento (temple) demasiado lenta de la capa cementada.
- Temple a partir de una temperatura de austenización demasiado alta.
La austenita retenida es blanda y tiene una resistencia y una resistencia al desgaste mucho menores que las que se observan en la martensita de placa recién formada. Además, la resistencia a la fatiga también tendrá un valor menor. Además, la austenita retenida en la superficie reducirá con toda seguridad las tensiones residuales de compresión.
Una condición que no siempre se reconoce es que cualquier austenita remanente presente en la capa formada se transformará progresivamente de dos maneras:
- Se observará un cambio dimensional en el tamaño, simplemente porque la austenita remanente se transforma continuamente en martensita nueva sin templar y solo dejará de transformarse cuando haya poca o ninguna austenita remanente.
- También se producirá un aumento de la dureza superficial si hay austenita remanente, ya que se transforma en martensita.
El tratamiento criogénico, también denominado tratamiento criogénico profundo (DCT), es un proceso distinto que utiliza el frío extremo para modificar el rendimiento de los materiales.
«Cámara de enfriamiento»
TEMPLADO
Definición según la norma DIN EN 10052: «Operación que consiste en enfriar un producto más rápidamente que en aire tranquilo».
En el caso de los aceros con transformación austenita-ferrita, al variar la velocidad de enfriamiento de extremadamente lenta a extremadamente rápida, el límite elástico puede cambiar de 200 MPa (microestructura de ferrita y carburo después del recocido blando) a 2500 MPa (microestructura martensítica). Por lo tanto, para obtener una previsibilidad y reproducibilidad suficientes del rendimiento en servicio de los componentes de acero, es importante seleccionar correctamente la velocidad de enfriamiento durante el tratamiento térmico.
El temple con gas es una alternativa al temple en sales fundidas, metales o líquidos vaporizables. Entre los factores que contribuyen al interés continuo por el desarrollo de la tecnología de temple con gas se incluyen los siguientes: aumento de la legislación en materia de protección del medio ambiente, ahorro de energía, ausencia de producción de gases tóxicos o combustibles, aumento de las necesidades de automatización de los procesos y mayor flexibilidad de los procesos para variar las velocidades de enfriamiento. La distorsión se reduce gracias a unas velocidades de enfriamiento más uniformes. Una ventaja significativa del temple con gas es que se elimina la descarburación, lo que reduce los costes de fabricación.
