Nitruración y comportamiento metalúrgico
La nitruración gaseosa es una forma de tratamiento térmico del acero en la que se utiliza el calor para difundir gas rico en nitrógeno sobre la superficie del metal con la intención de endurecerlo. El proceso de endurecimiento del nitruro se integra en el material a granel, permitiendo que la parte del metal situada por debajo de la capa superficial siga siendo blanda.
El amoníaco es el gas más utilizado y se separa en nitrógeno e hidrógeno cuando entra en contacto con el metal. Sólo el nitrógeno se difunde en la superficie para formar la capa de nitruro. No se requieren métodos de enfriamiento (como el enfriamiento con aceite) y las propiedades del núcleo del metal no se ven afectadas.
Nitruración con gas frente a nitruración líquida
La nitruración con gas dispersa el gas en el metal mediante calor en un horno o en una atmósfera sellada. La nitruración líquida utiliza una mezcla de sales de cianuro en un baño.
Los requisitos de calor para el líquido son menores que para la técnica de gas, y el compuesto endurecido en la superficie del componente es más grueso.
La operación es sencilla y el tiempo de procesamiento es más rápido que el método basado en gas, pero las sales que quedan son altamente tóxicas. El proceso a base de gas tiene métodos más fáciles de eliminación del agente nitrurado.
Nitruración vs. carburación
La carburación es similar a la nitruración con gas en el sentido de que es un proceso basado en el calor que produce una superficie resistente al desgaste y antigolpes. En lugar de nitrógeno, la base es el carbono. El enfriamiento y el revenido pueden ser necesarios para minimizar la distorsión, ya que se producen cambios en la microestructura durante el proceso de endurecimiento. La caja formada durante el proceso de endurecimiento por nitruración no es tan gruesa como la carburación.
Ventajas de la nitruración por gas
- Bajo coste en comparación con otras aplicaciones de caja. El proceso se ejecuta con una supervisión mínima, los componentes post-proceso son dimensionalmente estables, y hay muy poco o ningún tratamiento necesario en las operaciones de post-tratamiento térmico.
- Cero o mínima distorsión experimentada en las piezas, lo que permite un control dimensional preciso
- Capacidad de alto volumen. El tamaño del horno es el principal factor limitante.
- Resistente al desgaste y a la corrosión.
– Mayor resistencia a la fatiga - El caudal de gas puede controlarse con precisión, y las piezas pueden enmascararse, evitando el endurecimiento en algunas zonas. Esto permite el mecanizado posterior a la aplicación,
- Se producen piezas limpias, sin los residuos que acompañan a los baños de sal, el carburizado y
- otros procesos.
Aplicaciones de mejor uso
Estados Unidos comenzó a desarrollar procesos de nitruración a principios del siglo XX, pero hubo poco interés por los usos industriales hasta después de la Segunda Guerra Mundial. En las aplicaciones que requieren una mayor resistencia a la fatiga y precisión, como en los tornillos de extrusión y los engranajes de precisión, la nitruración gaseosa es la más adecuada.
Los componentes de maquinaria sometidos a grandes esfuerzos y los aceros de baja aleación también se benefician de la durabilidad alcanzada con este proceso. Las herramientas de acero de bajo carbono pueden corroerse antes de lo esperado sin la aplicación de este caso. Las piezas de automoción, como los cigüeñales, las piezas de las válvulas y los muelles, pueden mantener un nivel de maleabilidad que evita el agrietamiento en condiciones extremas.
Debido a su mayor resistencia a la corrosión y a sus propiedades antigripado, es un proceso que se utiliza principalmente en los componentes de las aeronaves, desde los pistones, las varillas y los espaciadores hasta los pasadores de los ejes, las tuercas y los pernos.
Proceso de endurecimiento por nitruro
El proceso de endurecimiento por nitruro se utiliza en los principales componentes de la maquinaria de construcción por las propiedades de deslizamiento que proporciona, evitando rozaduras y abolladuras. El perfeccionamiento del proceso mediante la comprensión de la cinética implicada ha permitido conseguir una capa endurecida más gruesa y explorar una gama más amplia de aplicaciones de uso.
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