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Carbonitruración gaseosa

En el procedimiento termo-químico de difusión, la cementación por nitruración asume una posición importante. Antes de la propia cementación, la superficie de la pieza es enriquecida con carbono. Esto tiene lugar mediante calentamiento de las piezas a tratar en medios que ceden carbono hasta llegar a temperatura de austenitización, a la que se mantienen durante un período de tiempo más o menos largo. Se trata en dicho proceso de cementación, efectivamente, de una difusión de carbono.
Esto permite deducir con facilidad que la profundidad de cementación es una función de la temperatura y del tiempo. Como medio de cementación se emplean polvos o granulados, sal fundida o gases. La incorporación del carbono es controlado de tal manera que la capa marginal suele acusar una composición eutectoide (C=O,8 %). En caso de una cementación excesiva (C>O,8 %), se desprende Fe3C en los límites intergranulares. Obtenemos cementita intergranular que induce a una elevada fragilidad. Después de la cementación, las piezas son templadas. Esto puede tener lugar mediante un enfriamiento directo desde la temperatura de cementación (templado directo). En función de las exigencias a satisfacer por las piezas, también pueden aplicarse otros procesos.

En la cementación, la estructura núcleo no es modificada en cuanto a su composición química. En caso de períodos de mantenimiento prolongados a temperatura de cementación suele producirse un engrosamiento del grano.

En el templado directo tiene lugar por lo general, antes del enfriamiento una disminución a la temperatura de temple marginal. Ello permite evitar un templado excesivamente caliente de la estructura marginal rica en C.

En el así llamado templado simple se enfría después de la cementación lentamente hasta llegar a temperatura ambiente. Si fuera necesario, también pueden aplicarse procesos intermedios, p. ej. el mecanizado parcial de la capa de aplicación. Luego vuelve a austenitizarse, bien a temperatura de dureza de núcleo o marginal, y finalmente se procede al enfriamiento.

En el temple del núcleo, el margen cuenta con un temple a temperatura excesiva, siendo la martensita de agujas gruesas y debiendo contarse con un contenido más alto de austenita residual. El temple marginal produce una estructura marginal óptima. En la estructura del núcleo existe, aparte de martensita, también ferrita residual.
Otra posibilidad viene aportada por el temple doble. Aquí se aplica, después del temple marginal (por lo general un temple directo) un segundo temple con temperatura marginal. En tal caso se obtiene una estructura marginal óptima. La estructura del núcleo experimenta una refinación retroactiva, si bien aún contiene un poco de ferrita residual.

En el temple escalonado se enfría después de la cementación en baño caliente (a aprox. 650 °C) en un proceso isotérmico hasta el escalón de perlita. Luego tiene lugar el temple a temperatura de temple marginal. Este procedimiento produce una estructura de granulometría fina. Después de todos los procesos de temple se mantiene una temperatura entre 150 y 200 °C.

Las piezas templadas por cementación poseen una capa marginal dura y un núcleo tenaz y mucho más blando. La dureza de superficie suele oscilar entre 60 y 64 HRc. La profundidad del temple por cementación (Eht) puede variar por medio de la profundidad de cementación dentro de límites relativamente grandes. La dureza de núcleo resulta de la composición química del material empleado y de las condiciones de temple. Aparte del aumento de la resistencia al desgaste, el temple por cementación también mejora la resistencia a las oscilaciones permanentes.

En la actualidad nos enfrentamos a menudo a la carbonitruración gaseosa. Hay diferentes procedimientos para generar la atmósfera adecuada del horno. Por un lado se emplea un gas portador al que se agregan gases de carbonitruración como por ejemplo, metano, propano, etc. Por otro lado, también es posible la carbonitruración gaseosa sin gas portador. En el así llamado procedimiento de goteo, se procede a gotear líquidos orgánicos y sus mezclas directamente en la cámara cargada del horno y calentada a temperatura de cementación. Estos líquidos evaporan y se desdoblan en el calor del horno. En el proceso de desdoblamiento, surgen productos de carburación capaces de la difusión. Hoy en día se dispone de modernas instalaciones con aparatos de mando y regulación que permiten garantizar atmósferas específicas del horno para que resulten capas de empleo impecables. Con la carbonitruración gaseosa viene garantizado un modo de trabajo limpio y respetuoso con el medio ambiente.