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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
FACULTAD DE INGENIERÍA GEOLÓGICA, MINAS Y METALÚRGIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA METALÚRGICA
TRATAMIENTOS TERMICOS
SEMESTRE 2020-II
TRATAMIENTOS
TERMOQUÍMICOS DE
NITRURACIÓN
NORMALMENTE EU ACORDO
CINCO DA MANHÃ
E AS 6H DA MANHÃ
ME LEVANTO DA CAMA
INTRODUCCIÓN
• 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.
OBJETIVO
• Aumentar la dureza superficial
• Aumentar la resistencia al desgaste
• Aumentar la resistencia a la fatiga
• Mejorar la resistencia a la corrosión
TRATAMIENTO
• La nitruración es un tratamiento termoquímico que 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 hidrógeno. En esta
descomposición, el nitrógeno, más denso que el hidrógeno, 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.
VARIANTES DE NITRURACIÓN:
1.
Nitruración gaseosa.
2.
Nitruración líquida.
3.
Nitruración sólida.
4.
Nitruración iónica.
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.
Mecanismo
El mecanismo de la NITRURACION GASEOSA difiere de la
cementación. Se emplea para la NITRURACION una fundición
especial, que permite obtener una estructura fina y homogénea y
una capa nitrurada no frágil, de dureza y espesor constante. Se
aplica a esta fundición un tratamiento térmico previo mediante
temple y revenido que da lugar a la estructura sorbitica, que
conviene particularmente para el logro de una capa nitrurada muy
dura y tenaz.
NITRURACIÓN LÍQUIDA
La nitruración en baño de sales se realiza a la misma T° 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
lograr. 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, dependiendo del
espesor de capa de nitruro de hierro (Fe2N) que se quiera
Mecanismo
I.
Reacción con la molécula de cianuros (CN-) y cianatos (CON-)
2 CN- + O2 → 2 NCOII.
Transmisión de átomos de ”N” a la superficie del acero
2 NCO- + O2 → CO3= + CO + 2 N
II.
Por la difusión de átomos de “N” de la superficie al interior del acero
N + 2 Fe0 → Fe2N
NITRURACIÓN SÓLIDA
En la nitruración sólida las piezas se colocan cubiertas por una pasta se
sustancia nitrurante que se eleva a una temperatura entre 520 °C y 570 °C
durante 12 horas.
Mecanismo
NITRURACIÓN IÓNICA.
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.
Mecanismo
Las moléculas de amoníaco se rompen mediante la
aplicación de un campo eléctrico. Esto se logra
sometiendo al amoníaco a una diferencia de
potencial de entre 300 y 1000 V. Los iones de
nitrógeno se dirigen hacia el cátodo (que consiste en
la pieza a tratar) y reaccionan para formar el nitruro
de hierro, Fe2N.
Ventaja
Desventaja
El proceso de nitruración tiene
como principal ventaja la:
Obtención
de
durezas
significativas en las superficies del
material.
Además
de
esto,
podemos
encontrar
que
aumenta
su
resistencia a la corrosión al igual
que su resistencia a la fatiga.
También, por medio de este
proceso se evita el surgimiento de
deformaciones, ya que se da a
una velocidad y temperatura
relativamente bajas.
Por
otra
parte,
la
principal
desventaja de este proceso es:
El costo elevado, ya que se
necesitan aceros aleados y una
atmósfera de amoniaco, que
generan altos costos
Un proceso largo debido a la
velocidad con la que ocurre todo
el proceso.
APLICACIONES
La nitruración se aplica principalmente a piezas
que son sometidas regularmente a grandes
fuerzas de rozamiento y de carga, tales como:
• Pistas de rodamientos
• Camisas de cilindros
• Árboles de levas
• Engranajes sin fin, etc.
Estas aplicaciones requieren
tengan un núcleo con cierta
absorba golpes y vibraciones,
de gran dureza que resista
desgaste.
que las piezas
elasticidad, que
y una superficie
la fricción y el
¿CÓMO SE HACE LA
NITRURACIÓN?
• Puede ser a través de dos mecanismos. Un primer tratamiento de
conversión química superficial, en el que tiene lugar la formación de una
capa compuesta principalmente por nitruro de hierro (Fe2N).
• Un segundo tratamiento de difusión de NITROGENO como solución sólida y
de combinación con algunos elementos de aleación del acero (Cromo,
Aluminio, Volframio, Molibdeno y Titanio, principalmente) para formar
nitruros finamente dispersos, conduciendo a un endurecimiento estructural.
EJEMPLOS DE ACEROS PARA
NITRURACIÓN
Acero para
nitruración al CrMo-V de alta
resistencia.
0,32% C
3,25% Cr
0,40% Mo
0,22%V
Acero para
nitruración al CrMo-V de
resistencia media.
0,25% C
3,25%Cr
0,40% Mo
0,25% V
Acero para
nitruración al Cr-AlMo de alta dureza.
0,40% C
1,50% Cr
0,20% Mo
1% Al.
CONCLUSIÓN
• El método de nitruración se basa en la formación en la capa superficial del acero de
una solución sólida de nitrógeno y nitruros, siendo estos últimos extremadamente
duros por lo que le confieren mucha dureza a la capa superficial de la pieza.
• La nitruración se realiza a temperatura más baja que la eutectoide (590 ºC), por lo
que la capa está formada por las fases ε, γ’ y α. La capa blanca puede estar
formada por nitruros ε, por nitruros γ’ o por una mezcla de ambos. Si se realiza una
nitruración por encima de los 590 ºC se forma braunita. Esto debe evitarse ya que
este constituyente es extremadamente frágil y no tiene aplicación industrial.
BIBLIOGRAFÍA
https://pt.slideshare.net/paralafakyou/gua-cementacin-y-nitruracin
https://pt.slideshare.net/sophiejimenez332/nitruracion/5
https://es.wikipedia.org/wiki/Nitruraci%C3%B3n
https://www.feandalucia.ccoo.es/docu/p5sd8426.pdf
http://www.sulfinuzargentina.com.ar/ventajas_de_la_nitruracion_gaseosa.ht
ml#:~:text=El%20mecanismo%20de%20la%20NITRURACION%20GASEOSA%20
difiere%20de%20la%20cementaci%C3%B3n.&text=Se%20emplea%20para%2
0la%20NITRURACION,de%20dureza%20y%20espesor%20constante.
• https://cybertesis.unmsm.edu.pe/bitstream/handle/20.500.12672/2635/Cord
ova_vs.pdf?sequence=1
• https://www.ecured.cu/Nitruraci%C3%B3n
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