Cianuración

Cianuración
Información sobre la plantilla
Cianuración1.PNG
Concepto:Es el proceso de saturación del acero con carbono y nitrógeno simultáneamente.

Cianuración. Este procedimiento se emplea para endurecer superficialmente pequeñas piezas de acero. El proceso de cianuración efectuado en sales fundidas (baños líquidos) asegura un gran rendimiento.

Las propiedades particulares que adquiere el acero cuya capa superficial está saturada a la vez de nitrógeno y de carbono, han determinado la introducción de este proceso en la industria. La cianuración puede realizarse en medios sólidos, líquidos y gaseosos, esta última se denomina nitro-cementación.

Tipos

Cianuración sólida

Se efectúa de una modo análogo a la cementación sólida, con la diferencia que el carburante contiene cianuros. Este proceso, por su rendimiento, es mucho menos eficaz que los de cianuración líquida y gaseosa, por lo que su implementación a gran escala no se recomienda.

Cianuración líquida

Esta es la forma más difundida de cianuración del acero y se efectúa en cianuros fundidos. El mecanismo químico de formación de átomos activos de nitrógeno y de carbono comprende las reacciones siguientes:

Descomposición de los cianuros, con la formación de átomos libres de carbono y de nitrógeno, y su difusión en el metal.

Cianuración gaseosa

Se realiza en una mezcla de gases carburantes y nitrurantes (por ejemplo, una mezcla de gas del alumbrado y amoníaco).

Los resultados de la cianuración se determinan por la profundidad de la capa superficial y por la concentración de carbono y de nitrógeno que hay en ella. En la composición y propiedades de la capa cianurada ejerce especial influencia la temperatura de cianurización. Su elevación hace que aumente el contenido de carbono en dicha capa y su descenso, que aumenta al nitrógeno.

Modo de empleo

Los baños de cianurar contienen cianuro, carbonato y cianato sódico con o sin cloruro sódico como diluyente. El contenido de cianuro en el baño suele variar de 20 a 50%. El cianato sódico no se añade intencionadamente al baño, sino que se forma por oxidación del cianuro durante el trabajo.

Operando a temperaturas de 760° a 950° y empleando baños cubiertos con escamas de grafito, el porcentaje cianato sódico no suele exceder de 3%. El carbonato sódico es el último producto que se forma en los baños por descomposición u oxidación del cianuro por la acción oxidante del aire.

La carburación del acero se realiza por la acción del CO que se desprende en el baño y la nitruración por efecto del nitrógeno. El cianuro se oxida al reaccionar con el oxígeno del aire, dando cianato

  • 2 NACN + O2 = 2 NaCNO

El cianato sódico a la temperatura de trabajo se descompone por la acción del calor en cianuro sódico, carbonato sódico, óxido de carbono y nitrógeno naciente.

  • 4 NaCNO + calor = 2 NaCN + Na2CO3 + CO + 2 N

El cianuro formado vuelve nuevamente a comenzar el ciclo, siendo siempre el carbonato el producto final de la transformación. El óxido de carbono que se libera durante la descomposición del cianato, se descompone carbono naciente y dióxido de carbono que en contacto con el acero caliente se disuelve en el hierro gamma y se difundió en el interior. La formación del carbono se produce en la siguiente forma:

  • 2 CO = C + CO2

Siguiendo C el carbono que pasa al acero. También pasa, algo del nitrógeno al acero, formando nitruros. El CO producido en las diversas reacciones anteriores, se descompone, siendo en definitiva el carbono naciente que se produce en esa descomposición y el nitrógeno naciente producido también en esas reacciones los que pasan al acero.

El carbono forma carburos de hierro o aleados y el nitrógeno forma nitruros. Para que se realice la cianuración es fundamental la formación de una cierta cantidad de cianato. Experimentalmente se ha comprobado que un baño de alto porcentaje en cianuro sin cianato, no cianura el acero. Esto es difícil que ocurra ya que en la práctica industrial todos los baños de cianuro contienen siempre algo de cianato, ya que su formación es casi automática al elevarse la temperatura los baños.

Los nitruros que se forman, interfieren y dificultan la penetración del carbono y por su influencia perniciosa no se pueden utilizar los baños de cianuro sin catalizadores para producir económicamente capas duras de más de 0,30 mm de profundidad. En la zona muy periférica, a menos de 0,1 mm del exterior, al elevarse la temperatura de cianuración desde 700° hasta 925°, los porcentajes de carbono y dinitrógeno disminuyen desde 1 y 2% hasta 0,4 a 0,7%, respectivamente, y hacia el interior, a 0,2 mm de la periferia los contenidos de carbono y nitrógeno aumenta.

La composición de la capa cianurada varia mucho de unos casos a otros. En general, el nitrógeno se encuentra concentrado en la zona exterior y los contenidos en nitrógeno son más altos que los contenidos en carbono en las zonas periféricas, y en cambio, en las zonas interiores ocurre el revés, ya que el porcentaje de nitrógeno es inferior al porcentaje de carbono.

Se observa que al aumentar la temperatura de tratamiento disminuye en la capa más exterior el porcentaje de carbono y dinitrógeno, y en cambio en la zona interior, al aumentar la temperatura, aumenta el contenido de esos elementos. La influencia de la duración del proceso se acusa masen la composición de la zona interior que en la de la exterior.

En la zona interior se ve que al aumentar la duración de la cianuración de 10 a 50min, por ejemplo, aumentan mucho los porcentajes de carbono y nitrógeno, y en cambio en la zona exterior el aumento del porcentaje de esos elementos, en especial el del nitrógeno, es muy poco sensible.

Enlaces Externos

Fuentes

  • Guliáev, A. P. Metalografía. Tomo I. Editorial Mir Moscú.
  • Guliáev, A. P. Metalografía. Tomo II. Editorial Mir Moscú.