La nitrocarburación de aceros es el proceso de saturar la superficie del acero simultáneamente con carbono y nitrógeno a 700–950 ° C en un medio gaseoso que consiste en gas de cementación y amoníaco . La nitrocarburación se lleva a cabo con mayor frecuencia a 850–870°C. A la carbonitruración le sigue el enfriamiento rápido con aceite por recalentamiento o directamente desde un horno de carbonitruración a temperatura de saturación o un ligero enfriamiento . Para reducir la deformación, se recomienda utilizar el endurecimiento por etapas con mantenimiento en aceite caliente de 180 a 200 °C.
En comparación con la carburación , la nitrocarburación tiene una serie de ventajas significativas. Al alear austenita con nitrógeno, la temperatura de transformación α ↔ γ disminuye, lo que permite realizar el proceso de saturación a temperaturas más bajas. Simultáneamente, en presencia de nitrógeno, la movilidad de difusión del carbono en la austenita aumenta considerablemente (Tabla 1). A medida que aumenta la temperatura, el efecto de aceleración disminuye (Tabla 1).
| Temperatura, °C | nitrocarburación | Cementación | ||
|---|---|---|---|---|
| re norte 10 −11 , metro 2 / s | RE 10 −11 , metro 2 / s _ | RE 10 −11 , metro 2 / s _ | D C Nitrocarburización/ D C Carburación | |
| 850 | 0.3 | 0.38 | 0.17 | 2.24 |
| 900 | 0.6 | 0.75 | 0.38 | 1.97 |
| 950 | 1.08 | 1.17 | 0.87 | 1.38 |
A pesar de la temperatura de saturación significativamente más baja, la tasa de crecimiento de la capa de difusión durante la carburación (930–950°C) y la nitrocarburación (840–860°C) hasta un espesor de 0,5–0,8 mm es prácticamente la misma. El ciclo de producción con nitrocarburación, en comparación con la carburación, se reduce en un 50-60%.
Bajar la temperatura de saturación, sin aumentar la duración del proceso, reduce la deformación de las piezas, aumenta la durabilidad de los equipos del horno y reduce el tiempo de enfriamiento antes del endurecimiento .
El proceso de carbonitruración se ha generalizado en la ingeniería mecánica de piezas , en cuyas condiciones de funcionamiento es suficiente un espesor de capa endurecida de 0,2 a 1,0 mm . En VAZ , el 94,5 % de las piezas endurecidas por tratamiento químico-térmico se someten a nitrocarburación. Por ejemplo, la carbonitruración se usa ampliamente para endurecer engranajes . En este caso, se supone que el espesor efectivo de la capa (hasta HV 600) para engranajes con un módulo de 1,5–3,5 mm es 0,3 ± 0,1, y para un módulo de 4,0–5,5 mm - 0,4 ± 0, uno.
Casi el mismo equipo se utiliza para los hornos de cuba , cámara o continuos de cementación y nitrocarburación a gas .
En condiciones óptimas de saturación, la estructura de la capa nitrocarburizada debe consistir en martensita , una pequeña cantidad de carbonitruros y algo de austenita retenida , una estructura central de troostosorbita , bainita o martensita con bajo contenido de carbono. En la capa nitrocarburizada, a menudo se permite una mayor cantidad de austenita residual, lo que asegura un buen rodaje de engranajes automotrices no rectificados , lo que asegura su funcionamiento silencioso.
En el acero 25KhGT, la cantidad de austenita residual es del 25-30%, mientras que en los aceros 25KhGM y 25KhGMT alcanza el 45-50%. En los casos en que el producto se somete a molienda después de la carbonitruración, una gran cantidad de austenita residual es indeseable, ya que no solo reduce las propiedades mecánicas , sino que también contribuye a la formación de grietas durante la molienda. En la práctica americana , se considera aceptable contener austenita residual en la capa nitrocarburizada en una cantidad en la que la dureza después del endurecimiento no sea inferior a 60 HRC . Más a menudo, la dureza de la capa es de 58-64 HRC.