La nitruración iónica

Congreso SAM/CONAMET 2007

San Nicolás, 4 al 7 Septiembre de 2007

COMPORTAMIENTO FRENTE A LA CORROSION DEL ACERO INOXIDABLE AISI
316L NITRURADO POR PLASMA
L. Nosei (1), S.B. Farina (2), M. Avalos (3), L. Nachez (3), B.J. Gómez (3) y J.N. Feugeas (3)
(1) IMAE, FCEIA, UNR, Berutti y Riobamba, 2000 Rosario, Argentina
(2) CNEA, CONICET Av. Gral Paz 1499, 1650 San Martín, Argentina
(3) IFIR(CONICET-UNR), 27 de febrero 210 bis, 2000 Rosario, Argentina
E-mail (autor responsable): farina@cnea.gov.ar

RESUMEN
La nitruración iónica asistida por plasma es una técnica eficaz para endurecer la superficie del acero
inoxidable, aunque resulta difícil evitar la pérdida de resistencia a la corrosión de la superficie nitrurada.
En el presente trabajo se ha estudiado el efecto del tiempo denitruración sobre la susceptibilidad a la
corrosión de acero AISI 316L. Los tiempos de nitruración elegidos fueron 30 minutos y 6 horas. En el
primer caso se determinó la presencia de la fase “S” o austenita expandida, con un espesor de ~5µm y una
microdureza de 1300-1400 HV0,025 (un factor 6,5 mayor al del material base). En el segundo caso, se
observó la presencia de nitruros de cromo.
Lasmuestras nitruradas por 30 minutos mostraron una menor resistencia al picado que el material base,
pero mucha más resistencia al picado que las muestras nitruradas por 6 horas. En el primer caso se
encontró que la rugosidad aumenta considerablemente, favoreciendo el desarrollo del picado. En el segundo
caso el severo ataque corrosivo es atribuido a la gran cantidad de nitruros de cromo queempobrece de
cromo la matriz del acero. La nitruración por cortos períodos de tiempo ha probado ser una alternativa
interesante a la hora de desarrollar procesos que optimicen las propiedades mecánicas con una pequeña
reducción en la resistencia a la corrosión.
Palabras clave: acero inoxidable, nitruración iónica, corrosión, tribología.
1. INTRODUCCION
La nitruración iónica asistida por plasmaes un proceso utilizado sobre aceros para endurecer su superficie y
mejorar sus propiedades tribológicas aunque, en general, ocasiona una disminución en la resistencia a la
corrosión de los aceros tratados. Sin embargo, durante la nitruración de aceros inoxidables austeníticos [1, 2]
bajo ciertas condiciones del proceso, se desarrolla una capa superficial resistente al desgaste y con buenaspropiedades frente a la corrosión denominada austenita expandida [3, 4], fase “S” [5] o γN [6, 7]. La
presencia de esta capa superficial se manifiesta por el corrimiento hacia ángulos más pequeños de los picos
de Difracción de Rayos X (GAXRD) correspondientes principalmente a la orientación de los planos (111) y
(200) de la austenita (material base). Esta nueva “fase”, que comienza adesarrollarse luego de 10 minutos de
iniciado el proceso de nitruración, puede permanecer estable luego de varias horas de tratamiento, siendo en
muchos casos el estado final del proceso como es el caso del acero inoxidable NWr. 1.4882, o desparecer
completamente luego de aproximadamente 40 minutos de proceso como es el caso del acero inoxidable AISI
304 [2]. En este último caso los picos de difracción dela austenita expandida son reemplazados por los picos
correspondientes a nitruros de hierro, siendo en este caso la austenita expandida una fase transitoria o metaestable. El grado de estabilidad depende del tipo de acero y de los parámetros del proceso.
Se ha encontrado que la austenita expandida desarrollada en aceros NWr 1.4882, normalmente utilizados
para la fabricación de válvulas, nosufre modificación alguna al menos luego de 3 años de almacenamiento
bajo condiciones atmosféricas normales [2]. Para el caso de aceros inoxidables 316L la austenita expandida
permanece sin modificación (hecho confirmado a través de DRX) luego de un tratamiento térmico
consistente en calentar a 300ºC, en atmósfera normal, durante 40 horas [4]. Sin embargo, a más altas
temperaturas la austenita...