Tractaments tèrmics i termoquímics per a acers

Influència de la composició

El contingut de carboni influeix a la vegada en la temperatura i en la velocitat crítica del tremp.

Influència de la mida del gra

La mida del gra influeix principalment en la velocitat crítica de tremp. A igualtat de composició, les velocitats crítiques de tremp dels acers de gra gruixut són inferiors a les velocitats crítiques dels acers de gra fi.

Recuita

Es practiquen quatre classes fonamentals de recuita segons sigui el tipus d'anormalitat a corregir:

• a) la recuita d'homogeneització
• b) la recuita de regeneració
• c) la recuita contra acritut
• d) la recuita d'estabilització

Normalitzat

El normalitzat és un tractament tèrmic en que s'escalfa l'acer a una temperatura de 40º a 50ºC superior a la crítica A3 i una vegada ha passat tot el metall a l'estat austenític, es deixa refredar a l'aire tranquilament.

Es diferencia de la recuita i del tremp, en que el refredament és molt més lent en la recuita (dins del forn) i molt més ràpid en el tremp (aigua, oli, etc).

Reveniment

L'objectiu principal d'aquest tractament és el de millorar la tenacitat (contrari de la fragilitat) a costa de disminuir la duresa, la resistència mecànica i el límit elàstic. També s'eliminen o disminueixen les tensions internes del material.

Consisteix en escalfar l'acer trempat a una temperatura inferior a A1 i refredar-lo després normalment a l'aire, encara que en alguns tipus d'acers també es refreda en aigua i oli.

Factors que influeixen en el reveniment

Els principals són:

• - l'estat inicial de la peça
• - la temperatura de reveniment
• - la duració del reveniment
• - la mida de la peça

Influència de la temperatura

A igual permanència a la temperatura de reveniment s'observa, a mesura que augmenta la temperatura, un augment de la duresa fins als 100ºC. A partir dels 200º a 300ºC la duresa disminueix ràpidament.

Les temperatures de reveniment més utilitzades pels acers de construcció varien entre 400ºC i A1. Les dels acers d'eines varien entre els 200ºC i els 300ºC.

Influència de la duració de l'escalfament

La temperatura i la duració del tractament són dos factors complementaris. En el diagrama anterior es pot veure que s'obtenen els mateixos resultats amb un reveniment de 10s a 540ºC que amb un de 10 min a 425ºC.

Per una mateixa temperatura de reveniment superior a 150ºC, la duresa baixa sensiblement en els primers trenta minuts de permanència en aquesta temperatura, essent la disminució de la duresa molt ràpida en els primers segons.

Normalment no interessa allargar la duració del reveniment més d'una hora.

Influència de la mida de les peces

Hem vist que a les peces gruixudes pot quedar la part central sense trempar o amb dureses inferiors a les de la perifèria.

El reveniment suavitza les desigualtats dels tremps de les peces grans.

Tractaments termoquímics

Són operacions d'escalfament i refredament dels metalls, complementats amb l'aportació d'altres elements a la superfície de les peces. Els principals són:

• - la cementació
• - la nitruració
• - la cianuració
• - la carbonitruració
• - la sulfinització

Cementació

En la cementació s'afegeix carboni a la superfície de l'acer, a una temperatura determinada.

S'aplica a peces d'acer de baix contingut de carboni, no superior al 0,30% i així s'obté després del tremp gran duresa superficial i bona tenacitat en el nucli.

En el tractament no és convenient passar del 0,90% de carboni.

El gruix de la capa cementada depèn de la temperatura i del temps que dura l'operació. El gruix més corrent oscil.la entre 0,5 i 1,5 mm.

L'operació es realitza entre 850ºC i 950ºC, és a dir, amb l'acer en estat austenític, que és quan té una capacitat més gran de dissolució el carboni. Primer hi ha una absorció del carboni en la capa perifèrica i després una difusió del carboni cap a l'interior de la peça.

• - Cementants sòlids: carbó vegetal, coc, ossos calcinats, etc, normalment barrejats. Una mescla molt utilitzada és el CARON (60% carbó vegetal triturat i 40% carbonat bàric)
• - Cementants líquids: s'utilitzen sals formades normalment per cianur sòdic, clorur bàric, clorur sòdic, carbonat sòdic i clorur potàssic. Les peces són cementades en banys.
• - Cementants gasosos: es fa col.locant les peces en una atmosfera carburant a les temperatures de cementació. S'utilitza metà barrejat amb òxid de carboni, hidrogen i nitrogen. És el mètode més econòmic.

Nitruració

La nitruració proporciona gran duresa superficial i bona resistència a la corrosió.

Com el tractament té lloc a temperatures relativament baixes (500ºC) no hi ha gairebé deformacions.

És un procés d'enduriment de l'acer per absorció de nitrogen a una temperatura determinada.

Les peces nitrurades es trempen i revenen abans, a diferència de les peces cementades, que es trempen després.

Amb la nitruració s'aconsegueixen dureses molt elevades, superiors als 1000 Vickers (78HRC).

L'inconvenient és que només es poden nitrurar acers especials (Cr-Mo-V)

Cianuració

És un tractament intermedi entre la cementació i la nitruració ja que l'enduriment de l'acer s'obté per l'acció combinada del carboni, com en la cementació, i del nitrogen, com en la nitruració, a una temperatura determinada.

El tractament es realitza escalfant les peces entre 750ºC i 950ºC en un bany de cianur sòdic (30-40%), carbonat sòdic (30-40%) i clorur sòdic (30-40%).

Carbonitruració

És un tractament molt semblant al de cianuració i s'aconsegueix l'enduriment superficial per l'aportament simultani de carboni i nitrogen a una temperatura determinada.

S'anomena també a aquest tractament “cianuració gasosa” , ja que la diferencia entre els dos tractaments és que en lloc de realitzar un bany de cianur, el procés es fa utilitzant gasos.