Nitruracion

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BILBAINA DE TRATAMIENTOS

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NITRURACION

 

La nitruracion es un proceso termoquimico de endurecimiento superficial en el que por absorción de nitrógeno, se consiguen durezas extraordinarias en la periferia de las piezas de acero,con ausencia de deformaciones, siguiendo nuestras instrucciones.

Para obtener el máximo rendimiento de los materiales, estos deben ser templados y revenidos antes de la nitruración, para que el núcleo central quede con resistencia elevada y sea capaz de resistir, durante el trabajo, las grandes presiones que le transmitirá la capa del exterior, no obstante estudios de investigación y desarrollo efectuados por BILTRA, han demostrado el gran aumento antigripaje, antioxidante y antidesgaste, de los materiales no templados pero si nitrurados, sobre los que la no deformación se ha demostrado vital, logicamente al no estar templados la dureza conseguida no será máxima.

Todo el conjunto de piezas se introduce dentro del horno, en el cual se mantienen a una temperatura entre 500º C y 600º C.Al calentarse el amoniaco a esas temperaturas, se disocia, según la siguiente reacción:2NH3 = N2 + 3H2 Formándose nitrógeno atómico, que se combina con el aluminio, cromo, molibdeno, y hierro de los aceros, formando nitruros en la capa periférica. En la nitruración se obtienen capas de espesores variables desde 0.10 a 1.00 mm.

 

 

CONTROL DE CALIDAD DE NITRURACION

MASENGRANES

 

Control de dureza superficial sobre pieza.

Para determinar la dureza superficial, Biltra dispone de Durómetros de 15N para las diferentes dimensiones de las piezas, calibrado según la norma CL/IT.2.3., con carga de 15 Kg. y cono de diamante , cargas superiores atravesarán la capanitrurada y el resultado sería incorrecto, lo exige la norma DIN-50190. Se utilizara el método Vickers según norma UNE-EN-ISO-6507-1

 

CONTROL DE CAPA NITRURADA

 

Cada hornada de nitruración lleva consigo una probeta patrón, la cual despues de concluido dicho proceso, se procede a estudiar en nuestro Laboratorio.Los resultados de capa y sus microdurezas,se reflejan en nuestro Certificado de Tratamiento CL/PLAN.00. Para el control de capaNitrurada, Biltra se basa en la norma DIN 50190-3 y realiza dos tipos de ensayos.
MASENGRANES

1.- Observación metalográfica de la estructura de la capa nitrurada

2.- Grafico de microdurezas obtenidas

 

 

VENTAJAS DE LA NITRURACION

 

Las propiedades más notables de las piezas nitruradas son las cinco siguientes:

 

1ª) GRAN DUREZA

engranes10

 

Después de la nitruración, se consiguen durezas elevadas que no se obtienen por otros procedimientos de endurecimiento superficial. Las piezas nitruradas pueden quedar con durezas comprendidas entre 500 a más de 1000 Vickers, según la composición del acero. Cuando interesa que la capa dura sea de gran tenacidad, conviene utilizar aceros, que después de la nitruración queden con durezas relativamente bajas(650 a 850 Vickers), porque las capas nitruradas de máxima dureza tienen menor tenacidad.

 

2ª) AUSENCIA DE DEFORMACIONES

 

Como en el tratamiento de nitruración, no es necesario enfriar las piezas rápidamente, desde alta temperatura, en agua o aceite, se evitan los graves inconvenientes de los enfriamientos rápidos, que pueden dar originen a deformaciones importantes.

 

 

 

3ª) GRAN RESISTENCIA A LA CORROSIÓN

 

CORONA NITRURADA

Los aceros, después de la nitruración, resisten mejor la acción del agua dulce, agua salada, vapor o atmósferas húmedas que los aceros ordinarios, por ello este proceso es muy utilizado para piezas que deben sufrir la acción de ciertos agentes corrosivos. Su resistencia al ataque por metales o aleaciones fundidas de Aluminio, cobre, etc., también es mucho mayor que la de los aceros ordinarios. En el caso de que interese la máxima resistencia a la corrosión, no deben rectificarse las piezas después de nitruradas.

 

 

4ª) ENDURECIMIENTO EXCLUSIVO DE DETERMINADAS SUPERFICIES DE LAS PIEZAS

 

 

cremallera.dentada

 

Durante la nitruración se pueden proteger perfectamente las superficies de las piezas que no se desea endurecer, aunque sean de formas complicadas e irregulares, dejando libres para nitrurar exclusivamente las zonas que deben quedar duras.

 

 

5ª) RETENCIÓN DE DUREZAS A TEMPERATURAS ELEVADAS

 

RODILLOS NITRURADOS

Las capas nitruradas conservan gran dureza hasta los 500ºC, especialmente cuando la duración del calentamiento no es muy prolongado. Se observa que las piezas nitruradas mantienen a temperaturas elevadas durezas superiores a las de otros procesos como la cementación, temple superficial, etc., ya que la capa dura, obtenida por estos métodos, pierde dureza muy rápidamente a partir de los 200º. Esa propiedad es muy interesante para órganos de maquinas en los que pueden presentarse sobrecalentamientos accidentales, por falta de lubricación.

 

 
 

INVESTIGAR, DESARROLLAR E INNOVAR

 

VERIFICACIÓN Y CONTROL DE CALIDAD EN NITRURACIÓN

 

Laboratoriomicrodureza

 

Una vez terminado el tratamiento térmico superficial de nitruración, se procederá a la verificación y control de calidad de las piezas.
Este control sigue dos metodologías distintas:

– 1. Obtención de la estructura metalográfica del material nitrurado, bien por ensayo destructivo de una pieza o por el análisis de una probeta adosada al mismo durante el tratamiento de nitruración.

– 2. Mediante un ensayo de microdurézas, con penetración de periferia de nitruración a núcleo.

 

MICRODUREZA

 

microdurometroRecibe el nombre de microdureza el valor obtenido entre la fuerza efectuada sobre un penetrador, dividido por el área de la superficie de la huella que ha sido penetrada.
Su funcionamiento es muy simple, pues básicamente es un penetrador que desciende lenta y vertical sobre la superficie nitrurada a ensayar, y cuya fuerza de impacto nos moverá entre distintas tablas comparativas.
La huella que el penetrador ha impreso en la superficie nitrurada se mide en sus diagonales después de retirarlo.
Como norma general se usa el penetrador de punta piramidal y base cuadrada que utiliza el método vickers, comúnmente conocido por las siglas Hv.

 

DUREZA VICKERS

 

microdurezaEsta dureza se designa mediante las siglas Hv y es la relación del cociente entre la carga y la superficie de la huella.La dureza de la pieza nitrurada se determina en función de la diagonal de la huella, calculando la media de la diagonal en milésimas de milímetro.El penetrador usado en esta medición debe ser de diamante piramidal con base cuadrada.

 

DUREZA ROCKWELL

 

microdureza

La base de la dureza Rockwell esta se define por la resistencia que oponen los aceros nitrurados a la penetración por un diamante en cono de 120º y punta redonda, determinándose su dureza por su profundidad de penetración.CORRECCIÓN DE DUREZA
La dureza Rockwell esta determinada para una superficie de pieza de nitruración plana, cualquier medida que deba tomarse sobre superficie nitrurada cilíndrica debe sufrir un factor de corrección pues en estas superficies la penetración es mas profunda.
15 HRc en 2 mm de diámetro equivalen a 30 HRc en nitruración de pieza plana.
27 HRc en 10 mm de diámetro equivalen a 30 HRc en nitruración de pieza plana.

 

 

PROPIEDADES DE LA NITRURACIÓN

microdureza
La nitruración es el tratamiento térmico que menos deformación provoca pero tiene otras cualidades muy significativas:

  • Mejora la resistencia a la compresión mecánica en las  herramientas de matriceria.

 

PIEZAS PARA NITRURARMejora la re sistencia a la fatiga mecánica.

 – Mejora la resistencia al desgaste.
– Gran protección anticorrosiva.

 

– Mejora el coeficiente de rozamiento de las piezas.
– Aumento de ductilidad.
– Eliminación del riesgo de gripado.

 

 

La nitruración proporciona a los los aceros inoxidables una gran resistencia a la abrasión, aumentando su poder antioxidante.
La nitruración es excepcional para la transición de las durezas bajas del núcleo del material y las altas durezas del los recubrimientos superficiales.

 

 

 

ACEROS DE NITRURACIÓN

 

laboratorio biltra

 

Normalmente se emplean aceros entre 0,2 y 0,60 % C, aleados con Al, Cr, Mo y V.El contenido de C no influye en la dureza y levemente en la profundidad de capa, disminuyendo ésta con el % de C.
El Al es el elemento más importante para lograrlas máximas durezas, pero debe ir siempre acompañado de otros aleantes para evitar capas nitruradas muy frágiles.

El Mo aumenta la dureza de la capa, mejora la tenacidad del núcleo y evita la fragilidad de los aceros cuando permanecen mucho tiempo a temperaturas próximas a 500°C.El Cr y el V aumentan la profundidad de capa dura. En los aceros al carbono,a igualdad de tiempo,se obtiene una mayor profundidad de capa, ya que los aleantes forman nitruros y disminuyen la difusión hacia el interior, pero los valores de dureza son sensiblemente inferiores.

 

la dureza depende casi exclusivamente de la composición del acero y no del método de nitruración.

 

INNOVACION EN ACERO DE NITRURACIÓN

 

TEMPLABILIDAD Y SU INFLUENCIA EN LA NITRURACIÓN

 

MASENGRANES

 

Penetración del temple La dureza que se obtiene en el temple de los aceros y la templabilidad o penetración de temple, son dos características que se confunden con mucha frecuencia y que sin embargo, conviene diferenciar con claridad pues su influencia es definitiva en los resultados de dureza final tras nitrurar.

 

Si templamos varias clases de aceros, podemos ver que unos se endurecen más que otros y que la penetración al interior es también unas veces mayor que otras.La dureza es la resistencia que opone el material a la penetración y templabilidad es la distribución de esa dureza hacia el interior de las piezas.Por ello la dureza final de nitruración dependera de la dureza como resistencia y de la penetración uniforme de esta dureza, durezas uniformes de nitruración.

 

Para aclarar estos comceptos, veamos lo que ocurre al templar dos aceros, uno sin aleación con 0.45% de C y otro aleado con 0.40de C. 1% de Cr y 0.18% de V: Si templamos en agua una varilla de 10 mm obtenemos del exterior al interior las siguientes durezas: Acero simple : 57/57/56/55 HRc Acero aleado : 52/52/52/52 Hrc Si templamos con varilla de 100 mm: Acero simple : 48/26/20/15 HRc Acero aleado : 50/44/38/36 Hrc Observamos claramente que dureza y templabilidad son dos conceptos distintos pues la varillas de 10 mm en acero simple adquieren mas dureza que las de acero aleado por tener el contenido en carbono ligeramente superior pero la penetración de esa dureza en espesores superiores es mucho menor por la falta de componentes de aleación, cromo y vanadio.

 

La dureza máxima , que se puede obtener en los aceros después del temple, depende principalmente del contenido en carbono del acero.La penetración del temple o templabilidad, depende en cambio de los elementos de aleación y del tamaño del grano del acero.Los elementos que mas favorecen la penetración de temple son el manganeso, molibdeno y cromo.

 

DIVERSOS METODOD PARA ESTUDIAR EL COMPORTAMIENTO DE LOS ACEROS EN EL TEMPLE

 

ANILLOS NITRURADOS

 

Como el comportamiento de los aceros en el temple es de gran interés para decidir su utilización, se han desarrollado numerosos procedimientos para estudiarlo : – Examen de la fractura de la barra templada – Estudio de las curvas de dureza o de resistencia en el interior de las barras templadas. – Ataque quimico en las secciones templadas. – Determinación de las zonas de 50% de martensita – El ensayo Jominy. Los factores que hay que conocer y tener en cuenta para determinar la penetración de temple de un acero son dos: la dureza y la distribución de la dureza en el interior de las piezas,factores detrminantes en el resultado final, tanto en dureza superficial como en penetración , de la nitruración

 

 

TEORIA DE LA NITRURACIÓN

 

cremallera.dentada

 

HJALMAR BRAUNE fué el primero que estudió la influencia del nitrógeno sobre el hierro y los aceros a elevada temperatura, publicando en 1905 en la “Reveu de metallurgie” el resumen de una serie de experiencias que realizo nitrurando aceros extradulces a 800 ºC en atmosfera de amoniaco. Después, Lecarme, Tschischewki, Le Chatelier y Bonnerot, continuaron los trabajo de Braune, pero sin llegar a conclusiones de interés industrial. En septiembre del año 1923 el Doctor Adolfo Fry, de la empresa Krupp, publico una memoria que contenía el resultado sobre sus trabajos de nitruración de los aceros, que han sido la base de todos los estudios que desde entonces se han realizado sobre el tratamiento de nitruración. En sus trabajos y gracias a sus experiencias, se llego a conocer los constituyentes de las capas nitruradas y las condiciones y composiciones mas favorables para el proceso de nitruración.Determinó el diagrama hierro-carbono, que fué completado por Eisenhut, Kaupp y por Lherer. Al estudiar la nitruración y los microconstituyentes que aparecen en los aceros al carbono nitrurados, descubrió dos nitruros, el Fe2N que contiene 11.3 % de nitrogeno, y el Fe4N, que contiene 5.8 % de nitrogeno.

 

CUADROS NITRURACION

 

También señaló la existencia de un eutectoide, con 2.35 % de nitrogeno, constituido por por hierro alfa, al que dio el nombre de braunita. En diagrama hierro-nitrogeno, propio de la nitruración, se ve que a temperaturas inferiores a la eutectoide (590ºC), el porcenteje de nitrogeno que puede formar una solución solida con el hierro alfa es muy pequeño, variando desde 0.42 % a 590 ºC, hasta 0.001 % a temperatura ambiente.En cambio, a temperaturas más cremallera.dentadaelevadas, el hierro disuelve mayores cantidades de nitrogeno y se forman otros constituyentes. Fry observo que nitrurando los aceros al carbono extradulces de 700 ºC a 800 ºC en una atmosfera de amoniaco, nitruración, se conseguian capas duras pero fragiles, por tanto sin aplicación industrial.Comprobó que la principal causa de esa gran fragilidad era la aparición del constituyente eutectoide, braunuta, que forma nitrurando a mas de 590 º C.