Carbonitruración:qué es y cómo endurece la superficie de las piezas

Las piezas que se someten a procesos de mecanizado de precisión y fundición de inversión pueden experimentar un debilitamiento de sus superficies exteriores debido a los procesos de mecanizado. Las piezas de acero de baja aleación y acero al carbono pueden no ser lo suficientemente resistentes para soportar el desgaste constante que se experimentará una vez que se pongan en funcionamiento. Para proporcionar una superficie más dura y dar a los metales propiedades mecánicas más beneficiosas, como fuerza, resistencia a la temperatura, ductilidad y dureza de la superficie, las piezas se someterán a un proceso de tratamiento térmico.

Hay muchos procesos de tratamiento térmico disponibles. Uno de estos procesos se denomina carbonitruración, que se considera un proceso de cementación. El endurecimiento superficial implica agregar productos químicos a la pieza que se somete a altas temperaturas en una cámara sellada. La “caja” de la pieza, que es la superficie exterior, experimenta el tratamiento de endurecimiento de la caja. La profundidad del endurecimiento superficial en la pieza se basará en una variedad de factores, como la temperatura de endurecimiento, la velocidad de enfriamiento, la templabilidad del metal, las dimensiones del componente y la profundidad de carbonitruración.

carbonitruración

La carbonitruración implica un proceso de endurecimiento austenítico utilizado para que los metales cambien sus microestructuras cristalinas para que obtengan ciertas cualidades positivas. Cuando los metales se consideran austeníticos, no se endurecen cuando experimentan calor solo. Los productos químicos, en este caso el carbono y el nitrógeno del amoníaco añadido, también deben introducirse en un proceso termoquímico. Estos productos químicos penetran la microestructura en la superficie de la pieza, cambiándola y distorsionándola a medida que la carcasa se vuelve más dúctil, duradera y más dura.

Proceso

El proceso comienza tomando la pieza de acero de bajo carbono o acero de baja aleación y calentándola hasta alcanzar un rango de temperatura de aproximadamente 1500 °F (850 °C). El nitrógeno y el carbono se colocan en la cámara sellada a medida que se difunden en las capas superficiales de la pieza. Luego, la pieza se enfría en aceite. Este proceso endurece el metal, aumentando su resistencia al desgaste. Las profundidades de carbonitruración de las piezas pueden alcanzar entre 0,1 mm y 0,75 mm.

Aplicaciones

El proceso de carbonitruración es ideal para metales menos costosos que requieren que sus capas superficiales sean tratadas con calor para ayudar a que el metal sea más duradero y resistente. Las piezas de acero con bajo contenido de carbono y baja templabilidad pueden obtener una amplia gama de beneficios de este proceso. Las piezas comunes que pueden pasar por carbonitruración incluyen:

• pistones
• sujetadores
• alfileres
• engranajes
• ejes
• dientes de engranaje
• muere
• herramientas
• palancas

Para determinar si la pieza debe someterse a carbonitruración, se debe tener en cuenta el metal que se usa, las especificaciones de la pieza y cómo se usa la pieza en la aplicación.

Beneficios de la carbonitruración

La carbonitruración añade propiedades de resistencia al desgaste a las piezas pequeñas. El proceso implica cambiar la microestructura de la capa superficial en lugar de agregar una capa exterior que puede desgastarse debido a los procesos abrasivos de otras partes metálicas. Por lo tanto, la pieza no tendrá que tener un revestimiento externo que se le agregue constantemente para protegerla durante el uso diario. Este proceso también se puede utilizar para piezas simples y complejas.

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