Saltar la navegación

10.2.- Tratamientos termoquímicos.

Los tratamientos termoquímicos son la combinación controlada en atmósferas especiales de operaciones de calentamiento y enfriamiento con la aportación de ciertos elementos en la superficie de las piezas; además de modificar la estructura y constitución del material, modifican también la composición química de su superficie.

Los objetivos que se persiguen mediante estos tratamientos pueden resumirse de la siguiente manera:

  • Mejorar la dureza superficial de las piezas, manteniendo el núcleo más blando y tenaz.
  • Aumentar la resistencia al desgaste debido al rozamiento aumentando la capacidad lubrificante.
  • Aumentar la resistencia a la fatiga y/o la corrosión sin alterar otras propiedades esenciales.

Los más empleados son:

  • Cementación. Consiste en incrementar la dureza superficial en aceros de bajo contenido de carbono (C), aumentando la concentración de este elemento en su superficie sometiendo el material a altas temperaturas (900 - 920 ºC) en medio de una atmósfera cementante. 
Los aceros con bajos contenidos de C no responden bien al proceso de temple, debido a que la templabilidad del acero depende directamente del porcentaje de carbono de éste,  por lo que es necesario incrementar la cantidad de carbono en la superficie por medio del proceso de cementación o carburación. Aumentado el contenido de carbono de la zona periférica, se puede obtener después, por medio de temples y revenidos, una gran dureza superficial, resistencia al desgaste, buena tenacidad en el núcleo y aumento de la resiliencia. Se aplica especialmente a piezas que deben ser resistentes a golpes y al desgaste.
Fotografía de horno para tratamientos termoquímicos.
  • Nitruración. Consiste en aumentar la dureza superficial del acero mediante la incorporación de nitrógeno (N) a la composición superficial de la pieza, a una temperatura determinada. Además de una gran dureza superficial (mayor que en la cementación), proporciona una alta resistencia a la corrosión, aumenta la resistencia al desgaste, mejora la resistencia a la flexión, disminuye el coeficiente de fricción y aumenta la resistencia a la fatiga.
La nitruración se realiza en hornos especiales, calentando las piezas a temperaturas comprendidas entre los 500 y 525 ºC, dentro de una corriente de amoníaco más nitrógeno y durante un periodo que puede durar hasta 90 horas; la penetración del nitrógeno es de 0,01 mm por hora aproximadamente. Se realiza a bajas temperaturas sin que apenas ocurren deformaciones, por lo que las piezas se pueden dejar terminadas con las medidas de acabado antes del tratamiento, ya que después de la nitruración no suele ser necesario realizar ningún otro tratamiento.
Cualquier acero se puede nitrurar, pero deben ser capaces de soportar la capa nitrurada, de modo que los esfuerzos superficiales a la que se somete no resquebrajen esa capa y la desprendan, por lo que se prefieren los aceros previamente templados y revenidos que soporten dicha capa endurecida. Las instalaciones destinadas a la nitruración suelen ser muy costosas y sólo son rentables para grandes series.
Se emplea en la industria automovilística y aeronáutica, para endurecer ejes, piñones, árboles de levas, camisas de cilindros, etc. También en piezas de maquinarias con rozamiento entre sí o bien en punzones y matrices de embuticiones profundas para evitar el riesgo de adherencias del material embutido a las paredes exteriores del punzón o la matriz.


  • Cianurización.  Puede considerarse una combinación de cementación y nitruración ya que consiste en endurecer la superficie exterior de las piezas introduciendo carbono y nitrógeno en la capa superficial, mediante su introducción en baños líquidos a una temperatura de entre 800 y 900 ºC. Una vez conseguida la penetración hasta la profundidad deseada, es necesario (como en la cementación) dar un temple para obtener la máxima dureza.
Se emplea para endurecer superficialmente aceros de bajo contenido en carbono y aceros de aleación media cuyo núcleo interesa que quede con buena resistencia.
  • Carbonitruración. Al igual que la cianurización,  éste es un tratamiento de endurecimiento superficial del acero por la absorción simultánea de carbono y nitrógeno, con la diferencia de que mientras en aquel se realizaba introduciendo las piezas en baños líquidos, en la carbonitruración se realiza calentando el acero en atmósferas gaseosas (por lo que a veces también se conoce con el nombre de cianurización gaseosa). Se realiza a temperaturas de entre 820 y 860 ºC y el enfriamiento se hace generalmente en aceite. La dureza máxima se consigue con un temple posterior.
  • Sulfinización. Consiste en crear una pequeña capa superficial rica en azufre (S), nitrógeno y carbono, introduciendo las piezas, de aleaciones férreas y de cobre, en baños de sales calentadas entre 560 y 570 ºC. Con unas 3 hr de tratamiento se puede conseguir una capa sulfinizada de 0,3 mm, con una finísima capa exterior muy dura y frágil, la cual puede eliminarse mediante un rectificado posterior. Con la capa sulfinizada, que no presenta un aumento de dureza respecto al metal base, se consigue mejorar la resistencia al desgaste, favorecer la lubricación y evitar el agarrotamiento, además, se propaga hacia el interior. Las herramientas de corte sulfinizadas tienen una duración de entre 5 y 6 veces superior que sin dicho tratamiento.

Para saber más

Si quieres conocer más detalles sobre estos tratamientos, puedes visitar los siguientes enlaces:

Autoevaluación

Pregunta

¿Cuál es la principal diferencia entre la cianurización y la carbonitruración?

Respuestas

El elemento de aportación varía de uno a otro.

La temperatura a la que se realiza cada uno.

El medio en el que se introduce el elemento.

Ninguna respuesta correcta.

Retroalimentación