Nitruración

Nitruración (N)

Al igual que la cementación, aumenta la dureza superficial, aunque lo hace en mayor medida, incorporando nitrógeno en la composición de la superficie de la pieza. Se logra calentando el acero a temperaturas comprendidas entre 400 ºC y 525 °C aproximadamente, dentro de una corriente de gas amoníaco, más nitrógeno.

La nitruración es un tratamiento térmico empleado para el endurecimiento de ciertas piezas, solo superficialmente, principalmente aceros. Se recomienda, para aceros aleados con cromo ,vanadio, aluminio, wolframio y molibdeno, ya que se forman nitruros estables a la temperatura de tratamiento, con estos se logra la dureza buscada.

PROCESO

Durante este proceso, la pieza sometida, ve aumentada su dureza superficial mediante el aporte de nitrógeno a la misma en una atmósfera nitrurante, principalmente compuesta de vapores de amoníaco descompuesto en nitrógeno e hidrogeno. En esta composición, el nitrógeno, más denso que el hidrogeno, se desplaza hacia la zona inferior de la cámara, entrando en contacto con la pieza y formando nitruros de hierro(Compuesto duro y frágil) en su superficie .

La penetración de este tratamiento es muy lento, un milímetro de espesor por cada 100 horas de duración, aunque después de esto, la pieza no necesitara temple. Este tratamiento se hace en hornos eléctricos a temperaturas de 500°C por cuya cámara circula el gas de amoniaco, estas deben de mantenerse constante, si unas piezas no se quieren nitrurar, se meten en una solución de estaño y plomo al 50%.

La preparación, consistirá en la limpieza, como ultrasonidos, en baños de alcohol. También, se purgara la atmosfera del horno, con un volumen de nitrógeno igual a 100 el volumen del horno. Así se elimina la humedad, las piezas se mueven en una caja de aluminio. Una vez que se haya aplicado el tratamiento, el enfriamiento se hará bajo una atmósfera controlada para evitar la contaminación superficial.

La nitruración se aplica principalmente a piezas que son sometidas regularmente a grandes fuerzas de rozamiento y de carga, como camisas de cilindros, pistas de rodamientos etc. Estas aplicaciones requieren que las piezas tengan un núcleo con cierta plasticidad, que absorba golpes, y vibraciones, las piezas que se hayan pasado por un proceso de nitruración podrán soportar hasta 500°C.

Hay diferentes tipos de nitruración

Nitruración gaseosa. La nitruración gaseosa se realiza en hornos de atmósfera controlada en los que la pieza se lleva a temperaturas entre 500 ºC y 575 ºC 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 575 ºC. 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 y de un 75 % de nitruros de hierro.

Nitruración sólida. En la nitruración sólida las piezas se colocan cubiertas por una pasta de sustancia nitrurante que se eleva a una temperatura entre 520 ºC y 570 ºC durante 12 horas.

Nitruración iónica o por plasma. Es un tipo de nitruración gaseosa dirigida a aumentar la velocidad de difusión del nitrógeno 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 nitrógeno por la superficie y la consiguiente formación de nitruros. Otros gases presentes y que actúan como soporte son el gas carburante, argón, etc.

...