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revistas@metalspain.com

Tratamientos termomecánicos: implicaciones metalúrgicas en la
cementación y aplicaciones.

R. Pizarro (1), J. Albarrán (1), E. Echevarria (1)

RESUMEN:
La tecnología de control del crecimiento del grano austenítico mediante la adición de
elementos formadores de precipitados (tales como Al, N, Nb y Ti) capaces de anclar las
fronteras de grano, ha sido ampliamente estudiada en forma general [1, 2]. Ahora bien, a la
hora de aplicar la tecnología a procesos específicos precisa ser adaptada.
En el presente artículo se presentan los estudios en curso sobre:
- La cementación bajo vacío a alta temperatura (1050oC) y temple en gas sobre
componentes conformados por forja en caliente, investigación desarrollada en el marco de
un proyecto Europeo (RFCS), en colaboración con diversos aceristas (Coros y Ascometal),
institutos (IEHK y WZL, de la Universidad de Aachen), usuarios finales (ZF y Perkins
Engines), y un fabricante de hornos de tratamientos (ALD).
- La cementación gaseosa a temperatura convencional (950oC) sobre componentes
conformados por forja semicaliente (900-950oC). (Proyecto interno).
En ambos casos se ha realizado una extensa investigación experimental que ha incluido
coladas experimentales e industriales, así como simulaciones de proceso en laboratorio y a
nivel industrial.
Los estudios en curso han revelado que, si bien es aceptado que para el efectivo control
sobre el crecimiento del Tamaño de Grano Austenítico (TGA) durante la cementación, es
condición necesaria la presencia de una distribución uniforme de precipitados finos (del
orden de 20 a 30 nm) estables a la temperatura del tratamiento, para que dicha condición
sea suficiente, la estructura de grano de partida al inicio de la cementación ha de ser
moderadamente gruesa (del orden de la estructura de grano final deseada), de modo que su
tendencia a engrosar no sea superior a la capacidad de anclaje de los micro-precipitados.


ABSTRACT:
Results from different research lines related to the Austenitic grain Growth during carburising
treatments is presented.
The austenitic grain Growth control technology at the high temperature by controlled
addition of precipitates formers (such as Al, N, Nb or Ti) able to pin the austenitic grain
boundaries has been widely studied [1,2] in a general way. But when applied to specific
processes, it should be adapted.
Thus, two different process routes are being investigated:
- The High Temperature (1050oC) Vacuum Carburising and Gas Quenching, on Hot Forged
components. This research is being carried out as a European RFCS founded project, in
collaboration to various steelmakers (Corus and Ascometal), end-users (ZF and Perkins
Engines), institutes (IEHK and WZL) and a heat treatment facilities manufacturer (ALD).
- The Gas Carburising at conventional temperature (950oC) and oil quenching, on Warm
Forged components (internal project)
In both cases an extended experimental investigation has been done. It has included
experimental and industrial steel heats in order to perform the laboratory simulations and
industrial tests.
The investigation in progress has shown that, in order to assure a proper inhibition of the
austenitic grains growth during the carburising treatment, not only a uniform distribution of
fine precipitates (between 20 and 30 nm) stable at the treatment temperature, is required.
But also, the initial size of the grains should be moderately coarse (in the same order of the
desired final size), in such a way that its tendency to grow should be lower than the pinning
ability of the precipitates.
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Temarios

Temarios 2008
SEPTIEMBRE TRATAMIENTOS TERMICOS 109
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Tratamientos Térmicos de metales férreos y no
férreos Hornos de vacío, de campana, Hornos continuos.
Hornos de temple. Revenido. Hornos de
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Quemadores. Resistencias. Refractarios. Recambios.
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Dureza. Lubricantes. Fluidos. Polímeros. Medio
ambiente. Emisiones a la atmósfera. Análisis de
gases, agua. Utillajes.
Tratamientos de Superficies EUROSURFAS

NOVIEMBRE TRATAMIENTOS TERMICOS 110

Tratamientos Térmicos del aluminio y aleaciones ligeras. Tratamientos Térmicos de Aceros. Hornos de inducción. Tratamientos Térmicos para herramientas,
fundiciones y moldes. Quemadores.
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Medidas. Control no destructivo. Temperatura.Dureza.

DICIEMBRE TRATAMIENTOS TERMICOS 111
N° EspecialTratamentistas.
¿Quién y qué tipos de tratamientos térmicos realizan ?
Hornos de gas y electricidad. Hornos de temple,
revenido. Hornos de cinta. Gases espec
Atmósferas. Fuentes de energía. Medio ambiente. Emisiones a la atmósfera. Análisis de gases, agua.
Equipos e instrumentos de control y medición. Dispositivos ópticos. Lubricantes. Fluidos. Polímeros. Montaje, carga y descarga. Transporte y elevación. Tratamiento térmico de moldes. Tratamiento de superficies. Refractarios.


Temarios 2009
FEBRERO 2009
TRATAMIENTOS TERMICOS 112
Dossier Hornos de vacío, de campana. Hornos continuos.
Hornos de temple. Revenido. Hornos de inducción.
Hornos de cinta. Hornos de sales.
Útiles para hornos. Novedades en hornos. Quemadores. Refractarios
Gases Especiales.Atmósferas.
Medidas. Control no destructivo. Temperatura .Dureza. Aislamientos.
Lubricantes. Fluidos. Polímeros. Medio ambiente. Emisiones a la atmósfera. A n á l i s i s de gases, agua.
MAQUITEC. Feria de Barcelona.

ABRIL 2009 TRATAMIENTOS TERMICOS 113
N° especial PROVEEDORES.
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Gases Especiales. Atmósferas. Calentadores.
Calidad. Laboratorio. Reguladores de temperatura. Cañas Pirométricas. Metrología. Software de control para
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Refractarios. Útiles para hornos. Novedades en hornos.
Gases Especiales. Atmosféras. Quemadores. Medidas. Control no destructivo. Temperatura. Dureza.
Aislamientos. Lubricantes. Fluidos. Polímeros. Medio ambiente. Emisiones a la atmósfera. Análisis de gases,agua. Utillajes.

SEPTIEMBRE 2009 TRATAMIENTOS TERMICOS 115
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continuos. Hornos de temple. Revenido. Hornos de inducción. Hornos de cinta, Hornos de sales. Útiles para
hornos. Gases Especiales. Atmósferas. Quemadores. Refractarios. Medidas. Control no destructivo.
Temperatura. Dureza. Lubricantes. Fluidos. Polímeros.
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NOVIEMBRE 2009 TRATAMIENTOS TERMICOS 116
Tratamientos Térmicos del aluminio y aleaciones ligeras. Tratamientos Térmicos de Aceros. Hornos de
inducción. Tratamientos Térmicos para herramientas, fundiciones y moldes.
Quemadores.Estufas. Secaderos. Construcción de herramientas.
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DICIEMBRE 2009 TRATAMIENTOS TERMICOS 117
N° EspecialTratamentistas.¿Quién y qué tipos de tratamientos térmicos realizan ?
Hornos de gas y electricidad. Hornos de temple, revenido. Hornos de cinta. Gases especiales. Atmósferas.
Fuentes de energía. Medio ambiente. Emisiones a la atmósfera. Análisis de gases, agua.
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superficies. Refractarios
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SEPTEMBER 2008 TRATAMIENTOS TERMICOS 109

VACUUM FURNACES
BELT FURNACES
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Quality inspection, non-destructive materials control machines, temperature measuring instrument, Hardness tester, tempering, oil, environment, emissions monitoring, emission measuring device, mobile gas an
alysis system, parts for furnaces, accessories, industrial gases for heat treatment of metals.

NOVEMBER 2008 TRATAMIENTOS TERMICOS 110
Aluminium alloy heat treatment furnaces, ferrous metals and non-ferrous metals, heat treatment furnaces, hot work steel, hot-work die steel, oil-hardening steel, Water-hardening steel, air-hardeningsteel, induction heating,heat treatment of molds, quality inspection, nondestructive materials control machines, temperature measuring instrument, Hardness tester.

DECEMBER 2008 TRATAMIENTOS TERMICOS 111
SUBCONTRACTING in heat treatment of metals :
Main Spanish heat treatment subcontracting shops.
Heat treatments for moulds.
Quenching and tempering furnaces, Oils for heat treatment, gas and electric furnaces,quality inspection,belt furnaces, refractories. Environment. Control. Burners.

2009

FEBRUARY 2009 TRATAMIENTOS TERMICOS 112
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device, mobile gas analysis system.
Burners, Parts for furnaces, accessories.
Industrial gases for heat treatment of metals.

APRIL 2009 TRATAMIENTOS TERMICOS 112
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treatment furnaces, Treatment under protective atmosphere, refractories, burners, process
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Hardening, Tempering. Vacuum furnaces, bell
furnaces, continuous furnace, controlled atmosphere, salt bath hardening, hardening furnaces,
new techniques for furnaces, burners, refractories.
Quality inspection, non-destructive materials
control machines, temperature measuring
instrument.

SEPTEMBER 2009 TRATAMIENTOS TERMICOS 114
Ferrous metals and non-ferrous metals heat
treatment furnace, Dossier Vacuum furnaces, Induction Furnaces, bell furnaces,
continuous furnace, anealing furnaces, controlled atmosphere,
salt bath hardening, hardening furnaces,
new techniques for furnaces, burners, refractories,
Quality inspection, non-destructive materials
control machines, temperature measuring
instrument, Hardness tester, tempering, oil,
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