¿Qué es el acero de nitruración? ¡La guía de aceros ABRAMS® se lo explica!
Los aceros de nitruración son adecuados para nitrurarse si se quiere conseguir una dureza superficial muy elevada. Los aceros de nitruración son muy apreciados en la industria de la ingeniería mécanica debido a sus propiedades superiores, en particular su dureza y resistencia al desgaste. Se nitruran los aceros cuando los componentes deben tener una buena resistencia al desgaste con una elevada tensión superficial combinada con un núcleo resistente.
A diferencia de la cementación en caja, en la que el carbono se difunde en la superficie, durante la nitruración se difunde nitrógeno en la superficie.
Los aceros de nitruración son aceros bonificados (EN 10085, antes DIN 17 211) que se alean con elementos de aleación que absorben el nitrógeno, como el cromo, el vanadio, el molibdeno, el titanio o el aluminio. Estos elementos favorecen la formación de nitruros finos y muy duros y mejoran así las características mecánicas del acero.
Además de los aceros de nitruración normalizados, también pueden nitrurarse los aceros para trabajar en caliente y los aceros rápidos (par ex. 1.2343 / AFNOR 1.2343 – X37CrMoV5-1 y 1.3343/ AFNOR HS6-5-2C), así como los aceros de cementación y los aceros bonififcados (par ex. 1.2162/AFNOR 21MC5 – 21MnCr5 y 1.6582/ AFNOR 35NCD6 – 34CrNiMo6).
Los componentes correspondientes no deben someterse a presiones superficiales excesivas durante su uso, de lo contrario, la capa de nitruración podría descascarillarse o podrían producirse daños por presión en el núcleo, mucho más blando. Cabe señalar, que la profundidad de penetración del nitrógeno se reduce al aumentar el contenido de aleación. Por el contrario, los aceros no aleados tienden a formar una capa de nitruración quebradiza que puede desprenderse con facilidad.
Preguntas frecuentes sobre la nitruración de acero
¿Qué es la nitruración?
Durante la nitruración, el acero se calienta en un ambiente que contiene nitrógeno, lo que hace que los átomos de nitrógeno penetren en la superficie del acero y formen una capa especialmente dura (hasta 1.200 HV). Los aceros aptos para este proceso, conocido como nitruración, se denominan aceros de nitruración. La nitruración es, por tanto, una técnica termoquímica de endurecimiento superficial.
Nitrurar el acero es un proceso de tratamiento térmico desarrollado para mejorar las características mecánicas del acero, en particular su resistencia al desgaste y a la fatiga. En todos los procesos de nitruración, cuanto mayor sea el tiempo de nitruración, mayor será la profundidad de la dureza de nitruración (hasta 0,8 mm para aceros no aleados y de baja aleación, hasta 0,15 mm para aceros de alta aleación y aceros inoxidables).
La nitruración puede realizarse en diversos medios, como la nitruración gaseosa, la nitruración en baño salino y la nitruración por plasma. En la nitruración gaseosa se utiliza amoníaco como fuente de nitrógeno, mientras que en la nitruración en baño salino se emplean sales endurecedoras que contienen cianuro. En la nitruración por plasma, el nitrógeno se ioniza mediante una descarga eléctrica, lo que permite un almacenamiento eficaz del nitrógeno. Todos estos métodos tienen sus propias ventajas e inconvenientes en términos de coste, control e impacto medioambiental.
¿Qué tipos de aceros de nitruración existen?
Hay muchos tipos diferentes de aceros de nitruración que pueden seleccionarse en función de los requisitos específicos de la aplicación. Entre ellos se encuentran, por ejemplo, la nitruración por gas, la nitruración por vacío, la nitruración por plasma o la nitruración por baño salino. Los aceros de nitruración tienen diferentes cantidades de carbono, cromo, molibdeno y otros elementos que influyen en sus características mecánicas. Para elegir el acero de nitruración adecuado hay que tener en cuenta los requisitos específicos de la aplicación, como la dureza, la resistencia al desgaste, la tenacidad y el coste.
¿Qué ventajas tiene el acero de nitruración?
El acero de nitruración tiene una serie de características valiosas. En primer lugar, tiene una gran dureza superficial, lo que lo hace muy resistente al desgaste. Esto hace que el acero de nitruración sea ideal para aplicaciones en las que se requiere un alto grado de resistencia al desgaste, como piezas de engranajes, rodamientos y herramientas.
En segundo lugar, nitrurar no provoca deformaciones ni distorsiones en el componente, ya que se realiza a temperaturas (normalmente 500 – 520 °C) inferiores a la temperatura de transformación del acero. Esta es una gran ventaja con respecto a otras técnicas de temple, que pueden provocar deformaciones considerables. Por tanto, se puede trabajar antes del temple.
En tercer lugar, nitrurar mejora la resistencia a la fatiga del acero, lo que lo convierte en una buena opción para componentes expuestos a tensiones periódicas. Además, el acero nitrurado es resistente al revenido hasta 500 °C gracias a la estabilidad térmica de los nitruros.
¿Cuáles son las desventajas del acero de nitruración?
A pesar de sus ventajas, nitrurar el acero también tiene algunos inconvenientes. Sólo se pueden nitrurar determinados aceros que contienen elementos adecuados para la formación de fases de nitruro. No todos los aceros pueden nitrurarse con éxito, y elegir el acero adecuado puede ser un factor importante a la hora de decidir si se nitrura o no.
En la práctica, el ámbito de aplicación se examina minuciosamente, ya que la producción de aceros de nitruración es muy cara debido a las numerosas etapas de procesamiento.
Otra desventaja es la profundidad de penetración limitada que tiene la nitruración. Se nitrura principalmente la superficie del acero y la profundidad de penetración suele limitarse a unas décimas de milímetro. Esto significa que la nitruración del acero no es adecuada para aplicaciones en las que se requiere una dureza más profunda. Además, nitrurar puede afectar a la resistencia a la corrosión del acero, especialmente en entornos húmedos o corrosivos.
A pesar de estas desventajas, el acero de nitrurarción es un material muy valioso en la industria de la ingeniería mecánica. La elevada dureza superficial, la resistencia al desgaste y la resistencia a la fatiga que se consiguen con la nitruración suelen ser cruciales para el rendimiento de los componentes de las máquinas. Si se selecciona y se procesa el acero correctamente, se pueden maximizar las ventajas de nitrurar y minimizar las desventajas.
¿Dónde se utiliza el acero de nitruración?
Los aceros de nitruración se utilizan en diversas aplicaciones en las que se requiere una gran resistencia al desgaste y a la fatiga. Algunos ejemplos son ruedas dentadas, cigüeñales, árboles de levas y válvulas en la industria del automóvil, así como herramientas y moldes en la transformación de plásticos y en la metalurgia.
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