También conocida como nitruración iónica, es un proceso termoquímico utilizado para mejorar las propiedades de los componentes metálicos de acero, acero inoxidable, hierro fundido, titanio o aleaciones de níquel.

Aumentar las propiedades mecánicas de las piezas: dureza superficial, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión y resistencia a la fatiga. Reduce la fatiga, la corrosión, el gripado, el desgaste y los fallos prematuros de los componentes. Evitar las distorsiones del tratamiento térmico convencional y las operaciones de rectificado adicionales. Esto se traduce en una reducción de los costes generales de fabricación. Evita el uso de gases y productos químicos tóxicos como el amoníaco o las sales de cianuro.

El proceso de nitruración por plasma se basa en el principio de difusión del nitrógeno en la superficie del metal. Brevemente, el proceso consiste en Colocar las piezas metálicas en una cámara de vacío. Generar una atmósfera controlada de gas nitrógeno (N2) y gas hidrógeno (H2) en esta cámara de vacío. Aumentar la temperatura de las piezas entre 390°C y 600°C, en función del material y de los resultados esperados. Aplicar un campo eléctrico a la mezcla, para ionizar los átomos de gas. Bombardeo iónico: El nitrógeno se difunde en la superficie del acero. Los átomos difundidos forman compuestos de nitruro con los elementos de aleación del metal, principalmente nitruros de hierro (Fe3N y Fe4N). Es importante mencionar que el resultado final de la dureza depende en gran medida de los elementos de aleación presentes en el acero, que son aluminio, titanio, vanadio, molibdeno y cromo.

La nitruración es la difusión solo de nitrógeno, y se centra en la zona de difusión más que en la capa blanca. La zona de difusión proporciona una gran dureza y resistencia a la fatiga. Se realiza normalmente a temperaturas entre 390°C y 550°C La nitrocarburación es la difusión de nitrógeno + carbono, y se centra principalmente en crear una capa blanca más gruesa. Normalmente se realiza a la creación de una capa blanca más gruesa (pero también producirá una zona de difusión). Normalmente se realiza entre 550°C y 580°C

Por supuesto que sí. La carbonitruración ferrítica consiste en la difusión de nitrógeno + carbono en la pieza. Este proceso es adecuado cuando se necesita crear una capa blanca más gruesa y, además, producir una zona de difusión. La introducción de carbono en la superficie satura la composición química del acero, convirtiéndolo en un compuesto y generando así una capa blanca más gruesa. Hay que tener en cuenta que cuando el mecanismo preferido de la pieza es el deslizamiento, siempre es mejor una capa blanca más gruesa; sin embargo, al ser una capa quebradiza, puede ser el punto de partida de una grieta. hay que determinar la profundidad adecuada de la capa blanca.

La profundidad de nitruración oscila entre un par de micras en materiales de alta aleación, hasta 0,7 milímetros en los de baja aleación.

A diferencia de los métodos tradicionales de cementación en caja, como la carburación, la nitruración tiene lugar a temperaturas más bajas, inferiores a la temperatura de transformación del acero durante el calentamiento. Tanto la nitruración como la nitrocarburación podrían denominarse procesos ferríticos, mientras que la carburación podría denominarse proceso austenítico debido a la alta temperatura a la que tiene lugar.

Porque el potencial de nitruración no depende de la temperatura del proceso, sino del control de la atmósfera de gas. Esto significa que basta con aplicar la receta correcta para obtener resultados repetibles.

La nitruración por plasma se utiliza en una amplia gama de industrias en las que se requiere mejorar la durabilidad y el rendimiento de los componentes metálicos en condiciones de funcionamiento exigentes. Automoción: en piezas de motor (cigüeñales, árboles de levas, anillos de pistón, etc.), componentes de transmisión, engranajes y otras piezas de alto desgaste. Aeroespacial: en la fabricación de componentes críticos, como piezas de trenes de aterrizaje, álabes de turbina y componentes de motores. Petróleo y gas: válvulas, bombas y equipos de perforación sometidos a entornos duros y corrosivos. Generación de energía, como turbinas y generadores. Armas de fuego y defensa: Algunos componentes de armas de fuego, como portacerrojos. Fabricación industrial: Herramientas, matrices y moldes de inyección utilizados en procesos de fabricación. Corte y conformado: herramientas utilizadas en procesos de corte, conformado y mecanizado, como brocas, machos y fresas. Dispositivos médicos: Para la fabricación de componentes biocompatibles, como instrumentos quirúrgicos e implantes ortopédicos.

Cuando se nitrura/nitrocarbura con plasma una pieza, y se observa la sección transversal al microscopio, se encuentran dos capas distinguibles bajo la superficie. La capa más externa se denomina "zona compuesta" y tiene un aspecto blanco una vez grabada con Nital y colocada bajo el microscopio. Esa es la razón por la que uno se refiere a esa primera capa como la zona compuesta o la "capa blanca". En esta capa, el contenido de N2 de la pieza es tan alto que toda la superficie se transforma en un compuesto de hierro y otros tipos de nitruros. Se trata de un material "cerámico" que tiene un bajo coeficiente de fricción, una gran dureza pero también una gran fragilidad. El espesor habitual de esta capa varía de 0 a 25 micras. Lo normal en la nitruración por plasma es un máximo de 15 micras (podría ser más) y una media de entre 5 y 10 micras. La segunda capa se denomina zona de difusión. En esta zona, que está debajo de la capa blanca (si la hay), se encuentran muchos nitruros finamente dispersos. Esta capa puede alcanzar profundidades de hasta 0,7 mm, dependiendo también de cómo se mida y de la calidad del acero que se utilice. Al microscopio, parece una zona más oscura que el material original.

La profundidad de la capa es un concepto arbitrario. Eso significa que cada diseñador lo define como cree que es mejor para su producto. Las definiciones más comunes: a. La distancia desde la superficie a la que la dureza de la capa desciende hasta un valor igual al 110% de la dureza del núcleo. b. La distancia desde la superficie a la que la dureza de la capa desciende a un valor igual al de la dureza del núcleo más 50 Hv (dureza Vickers). c. La distancia desde la superficie a la que la dureza de la capa desciende hasta un valor equivalente a 50 HRc. d. La distancia desde la superficie en la que desaparece el área más oscura de la zona de difusión medida ópticamente al microscopio. Normalmente, la profundidad de la caja para cualquier capa nitrurada, o nitrocarburada (FNC) varía desde 30 micras para aceros de muy alta aleación como HSS o acero inoxidable, hasta 0,7 mm en aceros no aleados. Para los tipos de material 4140, la profundidad típica de la capa varía de 0,15 a 0,3 mm en función de la aplicación.

La capa nitrurada/nitrocarburada es muy delgada, y la medida de dureza es una prueba que mide cuánto se deforma un material bajo cierta fuerza aplicada por cierta geometría. HRc es una escala que aplica 150 kg de fuerza mediante un penetrador de diamante. Cuando se utiliza la escala HRc para medir la dureza de una pieza, no sólo se está midiendo la dureza de una superficie, sino también la del material que hay debajo. Por este motivo, la HRc no es la forma correcta de medir una capa nitrurada, a menos que usted, como diseñador, decida hacerlo, ya que, de todos modos, le da una indicación de la dureza de la capa blanca y de la profundidad de la capa nitrurada. El ensayo típico utilizado para medir la dureza de una capa nitrurada es el Hv (ensayo de dureza Vickers). La escala de Vickers tiene diferentes fuerzas que se pueden utilizar desde 10 gramos hasta 1 kg de fuerza. Típicamente, la fuerza utilizada es de 300 gramos y su sintaxis es HV 0.3

Una de las grandes ventajas de la tecnología de hornos de nitruración por plasma es que son equipos que no se autodestruyen como otros tipos de hornos, por lo que el coste de mantenimiento es insignificante en circunstancias normales. Las utilidades básicas para su funcionamiento diario son: Tanque de Nitrógeno Comprimido | Linde, Air liquid, Praxair son proveedores habituales. Hidrógeno comprimido | Se puede comprar en paquetes de botellas. La alimentación es de 480VAC 3ph, + Neutro + Tierra (115kW de potencia total) Agua fría para la refrigeración de las bridas y las fuentes de alimentación. Vale anotar que podemos suministrar un refrigerador autónomo de circuito cerrado de una marca conocida.

En ION HEAT fabricamos su horno de nitruración por plasma según sus necesidades de producción: tamaño, componentes, utilidades, procesos metalúrgicos, extras. Por tanto, el plazo de fabricación es de 6 a 8 meses, desde que recibimos el pedido y el anticipo, hasta que la unidad es recogida en nuestra planta (los plazos pueden verse afectados por eventualidades en la cadena de suministro).