Carbonitruración explicada: mejorando la dureza superficial y durabilidad de piezas de acero

Las piezas sometidas a procesos de mecanizado de precisión y fundición de precisión 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 fuertes para manejar el desgaste constante que se experimentará una vez puestas en operación. Para proporcionar una superficie más dura y dar a los metales propiedades mecánicas más beneficiosas, como resistencia, resistencia a la temperatura, ductilidad y dureza superficial, las piezas se someterán a un proceso de tratamiento térmico.

Hay muchos procesos de tratamiento térmico disponibles. Uno de estos procesos se llama carbonitruración, que se considera un proceso de endurecimiento de caja. El endurecimiento de caja implica agregar químicos a la pieza que está sometida a altas temperaturas en una cámara sellada. La "caja" de la pieza, que es la superficie exterior, experimenta el tratamiento de endurecimiento de caja. Qué tan profundo irá el endurecimiento de caja en la pieza se basará en una variedad de factores, como temperatura de endurecimiento, tasa de enfriamiento, endurecibilidad del metal, dimensiones del componente y profundidad de carbonitruración.

Carbonitruración

La carbonitruración implica un proceso de endurecimiento austenítico utilizado para metales para cambiar sus microestructuras cristalinas de modo que obtengan ciertas cualidades positivas. Cuando los metales se consideran austeníticos, no se endurecen al experimentar solo calor. Químicos, en este caso carbono y nitrógeno del amoníaco agregado, también deben introducirse en un proceso termoquímico. Estos químicos penetran la microestructura en la superficie de la pieza, cambiándola y distorsionándola a medida que la caja se vuelve más dúctil, duradera y 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). Nitrógeno y carbono se colocan en la cámara sellada mientras difunden en las capas superficiales de la pieza. La pieza luego se templa en aceite. Este proceso endurece el metal, aumentando su resistencia al desgaste. Las profundidades de carbonitruración en las piezas pueden alcanzar aproximadamente 0,1 mm a 0,75 mm.

Aplicaciones

El proceso de carbonitruración es ideal para metales menos costosos que requieren que sus capas superficiales sean tratadas térmicamente para hacer el metal más duradero y fuerte. Las piezas de acero de bajo carbono y baja endurecibilidad pueden obtener una amplia gama de beneficios de este proceso. Piezas comunes que pueden pasar por carbonitruración incluyen:

• Pistones
• Elementos de fijación
• Pernos
• Engranajes
• Ejes
• Dientes de engranajes
• Matrices
• Herramientas
• Palancas

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

Beneficios de la carbonitruración

La carbonitruración agrega propiedades de resistencia al desgaste a piezas pequeñas. El proceso implica cambiar la microestructura de la capa superficial en lugar de agregar un recubrimiento exterior que pueda desgastarse debido a procesos abrasivos de otras piezas metálicas. Así, la pieza no tendrá que tener un recubrimiento exterior constantemente agregado para protección durante el uso diario. Este proceso también puede usarse para piezas simples y complejas.

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