Carbonitruración

La carbonitruración es un tratamiento basado en una difusión termoquímica en la superficie de la pieza. Así como la cementación es un enriquecimiento superficial en carbono y la nitruración en nitrógeno, la carbonitruración es un enriquecimiento superficial simultáneo en carbono y nitrógeno.

Carbonitruración

Consiste en el mantenimiento de las piezas a una determinada temperatura en un medio líquido o gaseoso capaz de aportar carbono y nitrógeno. Pequeñas cantidades de carbono pueden difundirse en el acero manteniendo en un baño de nitruración de cianuros-cianatos, así como pequeñas cantidades de nitrógeno pueden difundirse en el acero mantenido en un baño de cementación de cianuros-cloruros.

En el diagrama hierro-carbono-nitrógeno se observa que el nitrógeno desplaza la curva de transformación ɤ a temperaturas más bajas. Se aprovecha este fenómeno para conseguir la difusión a temperaturas más bajas, así como la transformación martensítica.

El nivel de carbono y nitrógeno de la capa superficial por la acción simultánea de ambos.

El nitrógeno absorbido ejerce una influencia determinante en las propiedades después del tratamiento térmico.

Principalmente, se pueden efectuar dos tipos de carbonitruración: 

  • Carbonitruración a baja temperatura (inferior a A), con la que se consigue una delgada capa superficial cuya estructura consiste en nitruros libres y martensita conteniendo nitrógeno. Este tratamiento se utiliza sin transformación de núcleo.
  • Carbonitruración a temperatura alta (superior a A) generalmente de  780 a 900 °C.

La estructura de la capa está constituida por martensita conteniendo nitrógeno y una fina capa de nitruros cuando la temperatura empleada está en el margen bajo. En este caso hay transformación en el núcleo de las piezas.

La Carbonitruración provoca una bajada de la temperatura de tratamiento y aumenta la difusión del carbono

Las ideas suministradas para la cementación son válidas para la carbonitruración, teniendo en cuenta que la presencia de nitrógeno hace descender la temperatura de tratamiento, al ampliar el campo austenítico, aumenta la difusión del carbono y la del nitrógeno está muy influenciada por la temperatura.

La difusión del nitrógeno puede quedar frenada por la formación de nitruros o carbonitruros en los aceros conteniendo Cr, Al, Mo, W. mientras que la difusión del carbono aumenta al elevar la temperatura, la del nitrógeno disminuye.

La estructura de la capa superficial varía con las concentraciones de carbono y nitrógeno presentes. Si el contenido de nitrógeno es suficiente aparece una ligera capa de nitruros o carbonitruros seguida de una capa de martensita enriquecida en nitrógeno, en la que puede hacer austenita retenida dependiendo de la composición química del acero. 

carbonitruracion

La capa carbonitrurada proporciona elevada dureza, resistencia al desgaste y a la fatiga. Mejora las condiciones de frotamiento de las superficies en contacto reduciendo la adherencia, y mejora la resistencia a la corrosión, la gran solidez mecánica de la capa mejora la resistencia a la fatiga, en las solicitaciones alternadas de flexión o torsión así como la resistencia a la presión y al choque.

Las deformaciones de las piezas son menores que en la cementación al utilizar temperaturas más bajas.

Este tratamiento se debe dar a piezas acabadas sin mecanizado posterior, en caso contrario se destruiría la capa de nitruros en superficie.

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