NITRURACIÓN GASEOSA NITREG® - Nitrex

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NITRURACIÓN GASEOSA NITREG®

NITREG® es un proceso moderno de tratamiento térmico que puede cumplir los requisitos metalúrgicos de todas las especificaciones de nitruración que puedan haberse establecido en un principio para la nitruración gaseosa tradicional, en baño de sal o en plasma. La capacidad de controlar la concentración de nitrógeno en la superficie permite al usuario controlar el crecimiento de la capa de compuesto de forma casi independiente del desarrollo de una zona de difusión deseable. Este enfoque hace posible no solo cumplir los requisitos de las especificaciones, sino también superarlos puesto que admite tolerancias más ajustadas, en particular en lo que se refiere al espesor y las propiedades de la capa de compuesto.

Ventajas de NITREG®

  • Controla el grosor de la capa de compuesto (blanca) y sus propiedades
  • Elimina las redes de nitruro cerradas de la zona de difusión
  • Control excelente del espesor de la capa endurecida
  • Endurecimiento uniforme incluso de pequeños orificios, ranuras estrechas y bordes afilados
  • Excelente control de la dureza superficial
  • Sin deformación de las piezas
  • Nivel muy elevado de repetibilidad del proceso
  • Tecnología verde sin contaminación por residuos

 

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La nitruración es el proceso que consiste en difundir átomos de nitrógeno en la superficie del metal. El nitrógeno abunda en la Tierra, pero en la naturaleza existe como una molécula de dos átomos químicamente inerte que es demasiado grande para penetrar en la superficie. Por lo tanto, las tecnologías de nitruración se centran en la fuente de nitrógeno naciente (atómico).

El objetivo principal de la nitruración es aumentar la dureza de la superficie del componente enriqueciéndola con nitrógeno. Independientemente del método, la nitruración es un proceso que consiste en difundir nitrógeno en el metal, y la difusión, una vez que los átomos individuales de nitrógeno han penetrado en la superficie, continúa mientras la temperatura sea lo suficientemente alta y exista un nuevo suministro de nitrógeno naciente en la superficie. Dicho con otras palabras, la difusión es básicamente la misma en toda nitruración y la diferencia reside en el suministro de nitrógeno, que tiene una influencia fundamental en las propiedades superficiales resultantes.

Por lo general, todas las aleaciones ferrosas, incluidos los aceros inoxidables, las fundiciones e incluso las aleaciones de titanio se pueden nitrurar. No obstante, las aleaciones tienen características únicas en términos de condiciones superficiales, velocidad natural de la difusión y tendencia a formar nitruros. Es por esto que debemos tener en cuenta que incluso un proceso de nitruración bien configurado dará unos resultados notablemente diferentes en materiales distintos. Por esta razón, es posible que algunos usuarios se enfrenten a problemas insalvables, en particular si la metodología es deficiente o carecen del conocimiento y la experiencia adecuados.

ACEROS NITRIDANTES
GRADO AISI GRADO UNI PRINCIPALES COMPONENTES DUREZA DEL NÚCLEO HV/HRC DUREZA DE LA SUPERFICIE HV1
N135M 38CrAlMoA C=0.38 Cr=1.7 Mo=0.3 Al=1 350/36 1190-1290
Nitralloy N C=0.35 Cr=115 Ni=3.5 Mo=0.25 350/36 1100-1200
34CrAlNi7 C=0.42 Cr=3 Mo=1.2 V=0.20 350/36 1190-1290
42CrMoV12 42CrMoV12 C=0.42 Cr=3 Mo=1.2 V=0.20 490 / 48 1050-1150
31CrMo12 C=0.32 Cr=3 Mo=0.4 320 / 32 870-920
30CrMoV9 320 / 32C=0.30 Cr=2.5 Mo=0.2 V=0.15 320 / 32 900-930
25CrMo20 C=0.25 Cr=6 Mo=0.20 280 / 27 1000-1100
OTROS ACEROS ALEADOS ENDURECIDOS
GRADO AISI GRADO UNI PRINCIPALES COMPONENTES DUREZA DEL NÚCLEO HV/HRC DUREZA DE LA SUPERFICIE HV1
4130 30CrMo4 C=0.30 Cr=1 Mo=0.2 300 / 30 640 – 680
4140 42CrMo4 C=0.40 Cr=1 Mn=0.9 Mo=0.2 300 / 30 650 – 700
4340 C=0.40 Cr=0.8 Ni=1.8 Mo=0.25 310 / 31 650 – 700
30NiCrMo12 C=0.30 Cr=0.8 Ni=2.8 Mo=0.12 310 / 31 600 – 650
35NiCrMo15 C=0.35 Cr=1.7 Ni=3.8 Mo=0.15 330 / 33 800 – 850
ACEROS AL CARBONO
GRADO AISI GRADO UNI PRINCIPALES COMPONENTES DUREZA DEL NÚCLEO HV/HRC DUREZA DE LA SUPERFICIE HV1
1010 C10 C=0.10 Mn=0.50 160 320 – 380
1020 C20 C=0.20 Mn=0.50 180 320 – 380
1030 C30 C=0.30 Mn=0.7 180 380 – 420
1045 C45 C=0.45 Mn=0.7 200 420 – 470
1060 C60 C=0.60 Mn=0.7 250 / 22 525
ACEROS ALEADOS CARBURIZANTES
GRADO AISI GRADO UNI PRINCIPALES COMPONENTES DUREZA DEL NÚCLEO HV/HRC DUREZA DE LA SUPERFICIE HV1
5115 16MnCr5 C=015 Cr=0.8 Mn=0.9 180 660 – 720
20 MnCr5 C=0.20 Cr=1.15 Mn=1.3 240 / 21 750 – 800
8620 C=0.20 Cr=0.5 Ni=0.6 Mo=0.2 190 500 – 520

Una superficie expuesta a un medio de nitruración normalmente formará dos capas diferenciadas. La capa exterior se denomina capa de compuesto (o capa blanca) y suele tener un grosor de entre 0 y 0,001″ (25 µm). Existe una capa de difusión o zona de difusión bajo la capa blanca. Ambas capas constituyen lo que se conoce generalmente como la capa endurecida. No obstante, dependiendo del material y su dureza original previa al proceso, existirán diferencias significativas entre las propiedades de estas capas.

Las imágenes de las dos hendiduras del ensayo de dureza Vickers que se muestran a continuación ilustran la diferencia entre un proceso controlado y otro no controlado. La muestra de la izquierda está producida mediante un proceso tradicional y el agrietamiento superficial es indicativo de la fragilidad de la capa. La muestra de la derecha es producto de un proceso Nitreg® en el que, a pesar de que la pieza tiene la misma dureza, no se han formado grietas. Por lo tanto, el componente tratado con Nitreg® es más resistente y tiene una capa de compuesto muy dura.

Estos excelentes resultados solo se pueden obtener controlando la concentración de nitrógeno en el sustrato. El enfoque actual se basa en controlar el potencial de nitruración (KN). Comprender y aplicar adecuadamente los principios que interrelacionan el potencial de nitruración (KN), la temperatura y el tiempo es el pilar fundamental de la tecnología Nitreg®. El siguiente gráfico muestra un ejemplo de nuestra capacidad para producir múltiples combinaciones de capa blanca/capa de difusión: Combinaciones de capa nitrurada (PDF).

La capacidad de controlar el potencial de nitruración se está convirtiendo gradualmente en un requisito, tal y como se observa en la norma AMS 2759/10, por ejemplo.

En conclusión, NITREG® es un proceso moderno que puede cumplir los requisitos metalúrgicos de todas las especificaciones de nitruración que puedan haberse establecido en un principio para la nitruración gaseosa tradicional, en baño de sal o en plasma.

PROPIEDADES/CARACTERÍSTICAS Nitruración controlada NITREG® Gas convencional Baño de sal Plasma (Ion)
Limpieza (antes) Limpio Limpio Relativamente limpio Muy limpio
Limpieza (después) No se requiere No se requiere Totalmente necesario No se requiere
Tiempo de calentamiento Corto Corto Muy corto Largo
Posicionamiento de las piezas Sencillo Sencillo Sencillo Muy complejo/requiere conocimiento y experiencia
Nitruración de acero inoxidable Posible No es posible Posible Posible
Funcionamiento del equipo Muy sencillo/totalmente automatizado Relativamente sencillo Sencillo Muy complejo/requiere un conocimiento avanzado
Control/uniformidad de temperatura Excelente Bueno Bueno Difícil/insuficiente/sobrecalentamiento posible
Control del potencial de nitruración No No No
Control del % de ε y γ’ Posible No No Posible
Nitruración sin capa blanca Posible No No Posible
Control de porosidad Posible No No Posible
Repetibilidad de los resultados Excelente (independientemente de la carga) Posible (solo cargas repetitivas) Posible (solo cargas repetitivas) Posible (solo cargas repetitivas)
Mantenimiento del equipo Sencillo Relativamente complejo Complejo Muy complejo
Nivel de contaminación Muy bajo Alto Muy alto Muy bajo
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