Carbonitruración

La carbonitruración es un proceso de cementación en caja austenítico (por encima de A3) similar a la carburación, que incorpora nitrógeno (a través de NH₃ gaseoso) y que se utiliza para aumentar la resistencia al desgaste mediante la creación de una capa superficial endurecida.

Beneficios

La carbonitruración se aplica principalmente para producir una caja sólida y resistente al desgaste. La difusión de carbono y nitrógeno aumenta la templabilidad del carbono simple y los aceros de baja aleación, creando una caja con una dureza superior a la producida por la carburación. El proceso de carbonitruración es particularmente adecuado para la producción masiva de pequeños componentes limpios. Debido a que la carbonitruración requiere una temperatura inferior en relación con la carburación, la distorsión disminuye. La velocidad moderada de enfriamiento reduce el riesgo de fisuras producidas por el temple.

Aplicaciones y materiales

La carbonitruración austenítica se aplica con éxito a los componentes producidos en forma masiva en general, y a aquellos de dimensiones más pequeñas que requieren una gran resistencia al desgaste y en los que los requisitos de profundidad de la caja varían entre 0,1 y 0,75 mm como máximo. Las aplicaciones habituales incluyen:

• engranajes y ejes
• pistones
• rodillos y cojinetes
• palancas de sistemas accionados hidráulica, neumática y mecánicamente.

Principalmente para mejorar la resistencia al desgaste y la fatiga de aceros al carbono simple.

Es posible realizar la carbonitruración de una amplia variedad de aceros, desde los aceros al carbono hasta los aceros dulces (con un contenido de aluminio reducido), los aceros de baja aleación con un porcentaje de carbono máximo del 0,25%, los aceros de decoletaje y los aceros sinterizados.

Detalles del proceso

La carbonitruración (austenítica) es un tratamiento termoquímico que implica la incorporación de carbono y nitrógeno en la superficie del componente, habitualmente en forma simultánea. El proceso se lleva a cabo a temperaturas inferiores, y generalmente durante menos tiempo que la carburación; por lo tanto, los componentes son menos propensos a la distorsión. El nitrógeno difuso tiene un efecto estabilizador en la austenita y disminuye la velocidad crítica de enfriamiento, y como consecuencia la templabilidad del acero.

Se pueden aplicar medios de enfriamiento rápido menos severo, como el aceite, en lugar del enfriamiento rápido al agua necesario para el acero dulce.

La carbonitruración se lleva habitualmente a cabo en un intervalo de temperatura de entre 820 y 900 °C, en una atmósfera gaseosa que añade un porcentaje de carbono de entre el 0,5 y el 0,8% y un porcentaje de nitrógeno situado entre 0,2 y 0,4% (<5%), sobre la superficie de acero al carbono simple o acero de baja aleación. Transcurrido el tiempo de difusión, los componentes se enfrían directamente en aceite. La profundidad de cementación en caja obtenida (CHD) no es, generalmente, superior a los 0,7 mm y depende no sólo de las profundidades de carbonitruración sino también de la temperatura de cementación, la velocidad de enfriamiento, la templabilidad del acero y las dimensiones del componente. El tratamiento térmico se completa con un revenido a baja temperatura, entre 150 y 200 °C para el rango de profundidad superior de la caja de cementación, lo que permite reducir la fragilidad, dependiendo de las circunstancias tribológicas.