Acero para nitruración ¿Qué es y para qué se utiliza?

Definición

La nitruración o acero para nitruración es un proceso de tratamiento térmico en el que se esparce nitrógeno en la superficie de un metal para crear una superficie cementada.

Se trata de un material cuyo proceso es similar al endurecimiento del acero de bajo contenido de carbono realizado en una caja cerrada, con la diferencia de que se efectúa a una temperatura más baja.

La ventaja de la nitruración es el comportamiento de distorsión reducida en comparación con la cementación y aun así proporciona una alta resistencia superficial y un núcleo dúctil.

Sin embargo, dado que el proceso se realiza a una temperatura más baja, se necesitará un tiempo más extenso para alcanzar la misma profundidad de endurecimiento en comparación con el proceso del acero de bajo carbono en caja.

La nitruración también puede aumentar la resistencia a la corrosión de un componente de acero, por lo que esta clase de productos son más duraderos en términos de su periodo de vida útil.

Acero Nitrurable

Proceso de endurecimiento a temperatura baja.
Se recubre la superficie con nitrógeno.
Acero con resistencia a la corrosión.
Es un tipo de acero de tratamiento térmico.
Tipos de nitruración: Alta resistencia, resistencia media y alta dureza.
Se utiliza en piezas mecánicas.

Composición del acero para nitruración

Los aceros nitrurables son aceros tratables térmicamente que, debido a sus adiciones formadoras de nitruro de aluminio, cromo, molibdeno, son particularmente adecuados para la nitruración gaseosa y la toba, aunque no son los únicos.

La nitruración se lleva a cabo a temperaturas por debajo de la temperatura de transformación de los aceros aleados, de modo que con técnicas de fabricación adecuadas, la distorsión del material es mínima o nula. En general, las piezas que se van a nitrurar se tratan térmicamente hasta obtener el nivel de resistencia adecuado para obtener las mejores propiedades mecánicas.

Durante el proceso térmico, las piezas se exponen a nitrógeno activo a una temperatura cuidadosamente controlada. Esta temperatura suele estar por debajo de la temperatura final de revenido del acero, de modo que la nitruración no afecta las propiedades mecánicas del acero que sirve como base.

Cuando se trata térmicamente a los componentes que se van a nitrurar, previo al proceso en sí, se genera un crecimiento mínimo en los materiales que es apenas perceptible. En algunos casos, los componentes nitrurados se rectifican en la superficie después de la nitruración, con el fin de eliminar la capa más externa quebradiza producida por el proceso, o para llevar las piezas a una tolerancia ajustada.

Tipos de acero para nitruración

El proceso de nitruración del acero mejora la dureza de la superficie y la resistencia al desgaste. Asimismo, imparten excelentes propiedades de deslizamiento y funcionamiento a las piezas de acero. Como ejemplos, las fuertes tensiones de compresión dentro de la capa de superficie nitrurada mejoran considerablemente la resistencia a la fatiga.

La dureza máxima de la caja nitrurada se puede alcanzar en aceros aleados con aluminio. Para los aceros que contienen cromo y molibdeno, la dureza que se obtiene es ligeramente inferior a la de los aleados en aluminio.

La nitruracion de aceros con gas se puede aplicar a aceros y hierros no aleados para producir una capa de nitruro resistente a la corrosión y al desgaste. En los aceros aleados que contienen elementos de aleación formadores de nitruros, como lo son el cromo, manganeso, molibdeno, vanadio, tungsteno, alumino y titanio, con los que se desarrolla una capa de difusión más profunda.

Clasificación de aceros según la resistencia

Acero para nitruración al Cr-Mo-V de alta resistencia:

Se trata de un proceso con el que se alcanza una resistencia a los esfuerzos mecánicos que equivale a los 120 kg/mm² en promedio, con una capa nitrurada que se adhiere al centro del material son que se quiebre esta sección. Es popularmente utilizado para la fabricación de piezas con una tolerancia alta al desgaste mecánico y una dureza en su superficie que le permite no deteriorarse ante el desgaste.

Acero al Cr-Mo-V de resistencia media

Este tipo de acero le da propiedades mecánicas y aplicaciones similares a la aleación de alta resistencia anterior, con la diferencia es que su capacidad de esfuerzo mecánico es de 100 kg/mm².

Acero para nitruración al Cr-Al-Mo de alta dureza

Esta categoría cuenta con una capa nitrurada que puede quebrarse debido a que es frágil en contra de los impactos. Por ello se ocupa este material en piezas que tengan un esfuerzo mecánico medio. Para ello se templa el acero previo al proceso de nitruración con el fin de que su superficie se endurezca más y se eviten daños en ella.

Dependiendo de la aplicación, la nitruración puede ser un proceso de tratamiento térmico menos costoso. Aunque esto puede compensarse con el costo del metal base utilizado para fabricar la pieza.

Propiedades de los aceros nitrurables

Para componentes de precisión con carga ligera donde la distorsión puede ser una consideración importante, la nitruración es la opción adecuada. También se puede lograr económicamente y, dependiendo del material, una dureza superficial en exceso no está fuera de alcance.

Las piezas se pueden enmascarar para evitar el endurecimiento de algunas áreas, como los cubos y orificios de los engranajes, los chaveteros, los orificios roscados o las superficies de los cojinetes, que se mecanizan fácilmente después de la nitruración.

Las aplicaciones típicas de la nitruración incluyen manivelas y árboles de levas, seguidores de levas, piezas de válvulas, tornillos y matrices de moldeo por inyección de plástico.

De la misma forma también se ocupa de este material para crear herramientas de fundición con base en presión térmica, elementos de forja y extrusión, engranajes de precisión y componentes para los mecanismos de distintas armas de fuego.

Por último, los aceros nitrurados también se emplean para componentes que están sujetos a un gran desgaste y presiones severas; Deben exhibir una alta dureza superficial y una buena resistencia del núcleo, como guías, rieles, y tornillos de extrusión que son candidatos ideales para la nitruración.

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