Aceros de Nitruración
La nitruración es un tratamiento termoquímico
de endurecimiento superficial por el cual se
incorpora Nitrógeno a la superficie del acero,
compuesto principalmente por fase ferrítica,
mediante el calentamiento en una atmósfera
de amoníaco. El tratamiento de nitruración
ocurre a través de dos mecanismos:
* Un primer tratamiento de conversión química
superficial, en el que tiene lugar la formación de
una capa compuesta principalmente por nitruros
de hierro. (FexNy).
* Un segundo tratamiento de difusión de
Nitrógeno como solución sólida intersticial y
de combinación con algunos elementos de
aleación del acero (Cr, Al, V, Mo y Ti, principalmente)
para formar nitruros finamente dispersos,
conduciendo a un endurecimiento estructural.
La nitruración permite obtener una capa superficial
de elevada dureza (700-1000HV) con una estructura
rica en nitruros y carbonitruros, muy bien definida y
formada por:
* Una capa periférica (capa blanca), también llamada
de compuestos o de combinación. Es una capa rica
en nitruros que mejora la resistencia al desgaste y
a la abrasión;
* Una capa subyacente, llamada zona de difusión.
Su comportamiento proporciona una alta
resistencia a la fatiga.
Las fases sólidas presentes en toda capa
nitrurada son la fase α, fase ε,
y fase gamma γ´. Lo deseable es
obtener una capa monofásica de fase ε,
o bien γ´, en lugar de capas bifásicas o
dúplex. Las capas de combinación de una sola fase
evitan casi por completo la fragilidad superficial
de la pieza de acero, debido a la elevada cohesión
capa-sustrato.
Este tratamiento superficial se aplica a aceros
especiales llamados aceros de nitruración con
un contenido en carbono que suele estar
comprendido entre 0,25 y 0,50% y con elementos
de aleación como Cr y Al, que favorecen la
difusión del N, y Mo, que elimina la fragilidad
de la capa nitrurada. Los procesos de nitruración
se clasifican según el medio en que tenga
lugar la misma:
- Nitruración gaseosa: La nitruración gaseosa se
realiza en hornos de atmósfera controlada en los
que la pieza se lleva a temperaturas entre 500 y
570ºC en presencia de amoníaco disociado. Este
proceso se basa en la afinidad que tiene los
elementos de aleación del acero por el nitrógeno
procedente de la disociación del amoníaco.
- Nitruración en baño de sales: La nitruración en
baño de sales se realiza a la misma temperatura
que la nitruración gaseosa, entre 500 ºC y 570ºC.
Para ello se introduce la pieza en un baño de sales
fundidas compuesto por cianuros (CN-) y cianatos
(CON-) en estado fundido. Durante este
tratamiento, el material absorbe C y N del baño.
Dadas las bajas temperaturas a las que se opera,
la carburación es muy pequeña, dando paso a la
nitruración. Así, se forma una capa cuya
composición química es de un 25% de carburos
(FexCy) y de un 75% de nitruros de hierro (FexNy).
- Nitruración sólida: En la nitruración sólida las
piezas se colocan cubiertas por una pasta se
sustancia nitrurante que se eleva a una
temperatura entre 520 ºC y 570ºC durante 12 horas.
nitruración gaseosa dirigida a aumentar la velocidad
de difusión del N y reducir el tiempo de tratamiento.
Se realiza dentro de un reactor donde se ha hecho
vacío antes de introducir los gases de nitruración.
Estableciéndose un circuito eléctrico en el que la
pieza a nitrurar es el ánodo, por efecto del calor
el Nitrógeno molecular se descompone e ioniza.
Con ello se produce la difusión del N por la superficie
y la consiguiente formación de nitruros. Otros gases
presentes y que actúan como soporte son el
gas carburante, Ar, H2,entre otros.
Ibañez Perez Jesus Oswaldo 18.353.376
CRF
Fuente: http://www.obtesol.es/index2.php?option=com_content&do_pdf=1&id=2777
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