Tratamientos Térmicos y Termoquímicos del Acero: Recocido Isotérmico, Cementación, Nitruración y Carbonitruración

Tratamientos Térmicos y Termoquímicos del Acero

Recocidos Isotérmicos

Los recocidos isotérmicos consisten en calentamientos a temperaturas superiores o inferiores a Ac3, seguido de un enfriamiento hasta 600-700°C, manteniéndose constante hasta la transformación isotérmica. Es un tratamiento de ablandamiento. Se suele realizar en austenización completa en aceros hipoeutectoides e incompleta en aceros hipereutectoides.

Tratamientos Termoquímicos

En los tratamientos termoquímicos hay un cambio en la composición química superficial del acero. Además del tiempo y la temperatura, hay que tener en cuenta el medio o atmósfera que envuelve al metal durante el calentamiento o enfriamiento.

Cementación

La cementación consiste en aumentar el porcentaje de carbono (%) de la superficie de las piezas, rodeándolas de un medio carburante y manteniendo todo el conjunto a temperaturas elevadas. La duración varía según el medio:

• Sólidos: 6 a 10 horas.
• Líquidos: 1 a 6 horas.
• Gas: 1 hora a varios días.

Se emplean aceros aleados y no aleados. Las temperaturas típicas oscilan entre 850 y 1000°C.

Se definen dos zonas importantes:

• Capa cementada: Zona que, después de la cementación, queda con un %C superior al %C del acero base.
• Capa dura: Zona superficial que, después del último tratamiento, presenta una dureza superior a 50-60 HRC y que corresponde a la zona cuyo %C es mayor a 0.5-0.8. Conserva la dureza hasta temperaturas próximas a 200°C.

Nitruración

La nitruración se emplea en aceros de bajo contenido en carbono aleados con Al, Cr, Mo y V. Es un proceso de endurecimiento superficial a bajas temperaturas (alrededor de 500°C), en el que las piezas, al ser calentadas en contacto con amoníaco (NH3), absorben nitrógeno (N2), formándose nitruros en la capa periférica que confieren una elevada dureza.

Antes de la nitruración, las piezas se templan y revienen para que el núcleo adquiera una alta resistencia, sin modificar las características obtenidas en el temple y revenido previos. No hay crecimiento de grano durante el proceso. Se consiguen durezas superiores a las de la cementación, y la pieza conserva su dureza hasta temperaturas de 500°C, además de presentar una buena resistencia a la corrosión. Es posible nitrurar solo partes específicas de la pieza.

Carbonitruración

La carbonitruración es un caso particular de la cementación gaseosa, pero se diferencia en que parte del endurecimiento se consigue por la acción del nitrógeno (N2).

Procedimiento: Las piezas se calientan a una temperatura de aproximadamente 850°C en una atmósfera gaseosa que cede simultáneamente carbono (C) y nitrógeno (N2) al acero. Posteriormente, se enfrían para obtener una gran dureza en la zona superficial, manteniendo una buena tenacidad en el núcleo. El endurecimiento se logra al templar las piezas, cuya periferia ha absorbido una cantidad importante de carbono, viéndose favorecido el endurecimiento por la presencia de nitrógeno en el acero.

Para introducir el carbono en el acero, se puede emplear un gas o un líquido. El nitrógeno absorbido se incorpora mediante una corriente gaseosa de amoníaco (NH3).

Ventajas:

• El nitrógeno absorbido disminuye la velocidad crítica de temple del acero, lo que reduce las deformaciones.
• La presencia de nitrógeno en la capa cementada aumenta la resistencia al revenido de los aceros carbonitrurados en comparación con los aceros cementados.