Publication:

Comparación y caracterización de procesos industriales de nitruración en diferentes aceros y estudio de deformaciones en piezas geométricas críticas

Los tratamientos de nitruración se consideran preceptivos para aceros de alta aleación. Sin embargo, es práctica común la aplicación en aceros de baja aleación. Por otro lado, existen discrepancias en cuanto a las deformaciones producidas en piezas por dichos procesos. Atendiendo a lo anterior, el trabajo constó de dos partes experimentales diferenciadas. La primera parte del estudio consistió en una comparación de los efectos de tres procesos de nitruración industriales (baño de sales, gaseosa y por plasma) en las características de cuatro aceros: un acero al carbono; un acero de temple y revenido; un acero de herramientas; y un acero inoxidable. En todos los casos se realizó perfil de microdurezas y estudio metalográfico, con el fin de caracterizar las capas nitruradas. Las fases y durezas máximas obtenidas fueron las esperables para cada tipo de acero. En la estimación de la capa efectiva, se halló un cambio muy significativo de un proceso a otro. La segunda parte consistió en la estimación de las deformaciones producidas en tres tipos de piezas de geometrías críticas tras someterlas a los dos procesos de nitruración clásicos. Piezas fabricadas en dos tipos de acero, en tres estados estructurales diferentes. Se realizaron medidas de las dimensiones críticas, antes y después del tratamiento. Los resultados obtenidos mostraron que los procesos de nitruración provocan deformaciones de gran variabilidad en función del tipo de pieza, material, estado inicial y, sobre todo, proceso de nitruración. Las distorsiones alcanzaron hasta los 0,1 mm. La nitruración gaseosa provocó las más significativas

Nitriding treatments are considered mandatory for high alloy steels. However, their application is a common industrial practice in lower alloyed steels. On the other hand, there are arguments about the rate of distortion that is generated in parts treated by such processes. The first part of the study is a comparison among three industrial nitriding processes (salt bath, gas and plasma) through their effects on the features of four types of steel: a carbon steel (C45E); a tempering steel (42CrMo4); a tool steel (X40CrMoV5-1); and a stainless steel (X20Cr13). In all cases, a microhardness profile and a metallographic study were performed in order to identify characteristic phases and estimate values of the effective layer. The maximum values of hardness obtained were as expected for each type of steel. During estimation of the effective layer, a significant difference among processes was found out. The second part of the study was made to estimate distortion within three types of parts after suffering two sorts of nitriding processes. Those were made of two kinds of steel (C45E and 42CrMo4), which were initially in three different structural states. Critical dimension measuring was made before and after treatment. Common measuring instruments, which are available in an industrial plant, were used. The results showed that nitriding processes cause highly variable deformation depending on the type of workpiece, material, initial state and, especially, the nitriding process. Distortion reached up to 0.1 mm. Gas nitriding caused the most significant strain.