En este objeto de aprendizaje se describirán los tratamientos de cementado, nitrurado y carbonitrurado que agregan dureza superficial a las piezas de acero.
Tratamientos térmicos y termoquímicos para los aceros
Cementado, nitrurado y carbonitrurado
En muchas ocasiones un acero es utilizado bajo condiciones de rozamiento a velocidades muy altas, como por ejemplo en brocas, árboles de transmisión, ejes etc., por lo que se hace necesario que el acero sea muy resistente a la fatiga al tiempo, mientras conserva su tenacidad. Los procesos de cementado, nitrurado y carbonitrurado, proporcionan una solución a este tipo de necesidades pues su efecto es un aumento en la dureza superficial del material, afectando poco sus características en las secciones internas del elemento. Por lo general estos tratamientos se realizan con piezas mecánicas en su forma final, por lo que son considerados como tratamientos de terminado.
Cementado
Este tratamiento superficial es también llamado carburado, pues se busca alear más carbono a la superficie de la pieza al calentarla en presencia de un cementante (carbono) para obtener una pieza superficialmente dura, pero con un núcleo tenaz. Este tipo de tratamiento añade gran resistencia a la fatiga, por lo que es usado en piezas como cigüeñales, bridas, rodillos, engranes, etcétera.
Existen dos metodologías básicas para realizar el cementado, la primera consiste en calentar la superficie de la pieza mediante una bobina eléctrica, arco eléctrico, láser o incluso una llama localizada para llevarla a una temperatura por encima de la temperatura crítica A3 sin que el núcleo pase siquiera por la temperatura crítica A1; un segundo método se realiza en presencia de un ambiente rico en carbono.
El proceso de cementado permitirá que el carbono aleado haga que el acero esté formado en su superficie por una gran concentración de cementita, la cual posee mayor dureza en su cristalización. El motivo de trabajar sólo en la superficie, permite que se conserve la tenacidad de la pieza y no se vuelva frágil, lo que la hace ideal para elementos sometidos a torsión.
Nitrurado
Es un tratamiento que busca endurecer superficialmente las piezas y protegerlas de la corrosión al hacer que el acero absorba nitrógeno a una cierta temperatura de calentamiento dada. Este tratamiento es muy útil en piezas como brocas y herramientas de corte.
El proceso de nitrurado se lleva a cabo de igual forma que el de cementado, pero en un ambiente rico en nitrógeno y con una temperatura por debajo de A1. Por lo general se utiliza un calentamiento focalizado en la superficie al tiempo que se realiza en una cámara saturada de nitrógeno. Los aceros nitrurados son útiles en situaciones donde se requiere conservar las características de un acero aleado común en ambientes de humedad, o bajo condiciones de salinidad, sin este proceso el material sería atacado por la corrosión.
Carbonitrurado
Cuando la pieza es de gran espesor, se prefiere realizar los dos procedimientos antes mencionados, de manera que se busca endurecer superficialmente las piezas y evitar su corrosión, al absorber tanto carbono como nitrógeno. El carbonitrurado se lleva a cabo mediante un calentamiento localizado sobre la superficie de la pieza y por encima de la temperatura A3 en un ambiente rico en nitrógeno y carbono. Existe otra metodología, llamada cianurización, en la que se sumerge la pieza en un baño de cianuro lo que permite difundir el nitrógeno y el carbono sobre el acero en su capa superficial.
El carbonitrurado dotará a las piezas, además de sus características iniciales, de un aumento considerable de la dureza superficial del elemento, y de una alta resistencia a la corrosión. Este tipo de aceros es muy requerido en sistemas de transmisión de movimiento que están sumergidos en ambientes de humedad, como es el caso de maquinaria y equipo de bombeo de líquidos, plataformas petroleras, sistemas de exploración, excavación, etcétera.
