endurecimiento superficial

Endurecimiento Superficial

1 Introducción
El endurecimiento superficial es un término general que abarca una amplia variedad de técnicas, todas
ellas con el mismo objetivo:

Esta combinación de superficie dura y resistencia al impacto, dos propiedades en general opuestas entre
sí, es útil en piezas tales como engranajes, ejes y piezas sometidas al desgaste mecánico.
Hay tresenfoques diferentes a los diversos métodos de endurecimiento superficial. Estos son: Procesos
Termoquímicos, Procesos Térmicos y Revestimientos. Las principales diferencias entre ellos se muestran en
la Tabla 1. En este apunte sólo se tratarán los Procesos Termoquímicos.

Procesos Termoquímicos

Se modifica la composición química de la superficie.
Se introducen especies endurecedoras alacero (Por ej: C, N, B) en un
proceso de Difusión.

Carburización
Nitruración
Carbonitruración
Nitrocarburación
Boronizado
Sulfinización
Procesos Térmicos
No se modifica la composición química de la superficie.
Se modifica la microestructura superficial sin la adición de especies
endurecedoras
Endurecimiento por llama
Endurecimiento por inducción
Endurecimiento porláser
Endurecimiento por haz de electrones

Revestimientos / modificaciones superficiales

Se deposita una nueva capa sobre el sustrato de acero.
Se modifica la composición química subsuperficial

Cromado duro (Hard chromium plating)
Recubrimiendo de Ni autocatalítico (Electroless
Nickel Plating)
Thermal Spraying
Soldadura de Recargue (Weld hardfacing)
Deposición Química enFase Vapor (QVD)
Deposición Física en Fase Vapor (PVD)
Implantación Iónica
Laser Surface Processing
Tabla 1. Métodos ingenieriles para el endurecimiento superficial de los aceros y algunos no ferrosos
2 Procesos Termoquímicos
Son procesos de endurecimiento superficial por difusión. En este caso, se modifica la composición
química de la superficie de la pieza mediante un procesotermoquímico, el cual necesita calor para promover
la disfusión de una especie endurecedora hacia la superficie y regiones subsuperficiales de la pieza a tratar.
Este proceso de difusión modifica la composición química de la superficie de la pieza, formando una capa
dura.
La profundidad de la capa dura posee la siguiente relación temperatura-tiempo:
profundidad de capa  K tiempo Ec. 1
endonde la constante de difusividad, K, depende de la temperatura, la composición química de la pieza y del
gradiente de concentración de la especie endurecedora. En términos de temperatura, la constante de
difusividad se incrementa exponencialmente con la temperatura absoluta. El gradiente de concentración
depende de la cinética superficial y reacciones del proceso en particular.
Losdiferentes métodos de endurecimiento por difusión se clasifican en la Tabla 2 según quién sea la
especie endurecedora o bien, según el medio de transporte (fase) empleado para controlar y transportar la
especie endurecedora hacia la superficie de la pieza.
Las principales diferencias entre cada proceso están en las profundidades de capa y dureza superficial. En
el Anexo 1 se resume para cada unode estos procesos, las diferentes profundidades de capa y durezas
superficiales.
Aumentar la dureza superficial de la pieza, incrementando la resistencia al desgaste y
conservando la tenacidad en el interior de la misma. En algunas aplicaciones se busca, además,
incrementar la resistencia a la fatiga. Lisandro Ferrero 4
Proceso de endurecimiento Especie endurecedora
CarburizaciónSólida o en Cajas (Pack) C
Gaseosa C
Líquida / Sales C (+ N)
Vacío C
Nitruración Gas N + Cptos de N
Líquida / Sales N + Cptos de N
Ion (Plasma) N + Cptos de N
Carbonitruración Gaseosa C + N
Líquida (Cianuración) C + N
Nitrocarburación Gaseosa N + C
Líquida N + C
Boronizado Sólido B + Cptos de B
Líquido B + Cptos de B
Gaseoso B + Cptos de B
Plasma B + Cptos de B
Lecho...