“C
CARACTE
END
MAEST
ERIZACIÓ
DURECID
Que
TRO EN C
Ing. Jes
Director:
ÓN SUPE
DO POR N
T
e para ob
CIENCIAS
Pr
sús Valen
: Dr. Iván
M
ERFICIAL
NITRURA
TESIS
btener el g
S EN ING
resenta:
ntín Martí
Enrique
éxico, Di
DE UN A
ACIÓN EN
grado de
GENIERÍA
ínez Gonz
Campos
strito Fed
ACERO A
N SALES”
e:
A MECÁN
zález
s Silva
deral, Feb
AISI 4140
”
ICA
A Dios
Por ha
A mis p
Fidel y
A mis h
Paco, N
A mi fa
A Mili,
Ma. de
Gracias
Dr. Ma
Gracias
Abraha
Gracias
A mi a s.
berme permitid
padres.
y Nico, muchas
hermanos.
Neto, Cao, Mi
familia.
i, Bertha, Noe
e la Paz.
s por tu compr
artin.
s por tu apoyo
am y Lizbeth.
s por su apoyo
buelo el Sr. Ag
do llegar hasta
s gracias por t
ire, Gera, Nay
mí, Manzana,
rensión, cariño
o y consejos.
o y amistad.
gustín…
Ded
a este punto.
todo el apoyo.
ye, gracias valo
, Pepe, y a mis
o y amor.
dicatori
oro mucho sus
s sobrinos, gra
ias
consejos.
Al Inst
A la Es
A CON
A TER
Al Cen
A los m
Trinida
Dr. En
Dr. Jos
A Alfre
Al grup
Alfons
Dr. Ivá
tituto Politécn
scuela Superio
NACYT por su
RMITEC S.A.
ntro de Nanoci
miembros del ju
ad, Dr. Ulises
nrique Hernán
sé Martínez gr
redo Torres gra
po de Ingenier
o, Abraham, M
án, gracias por
nico Nacional
or de Ingenierí
u valioso apoyo
de C. V., espe
iencias y Micro
urado Dr. Alex
Figueroa y D
ndez gracias p
racias.
acias por su ap
ría de Superfic
Milton, David
r su dedicación
Agrad
l
ía Mecánica y
o.
ecialmente al I
ro y Nanotecno
xander Balank
Dr. Ezequiel A
or su apoyo.
poyo y amistad
cies (José, Rafa
d).
n, apoyo y con
decimien
Eléctrica Un
Ingeniero Vog
ologías
kin, Dr. Iván
lberto Gallard
d.
fael, Claudio, S
nsejos para el p
ntos
nidad Zacatenc
gel.
Enrique Camp
do, por su valio
Sergio, Raúl, R
presente trabaj co
pos Silva, Dr.
iosos comentar
Raúl Tadeo, E
ajo.
José Martíne
rios.
Eduardo, Aníb ez
Conte
LISTA LISTA RESU ABST INTRO ANTE JUST
OBJE METO
CAPIT
Nitrur
1.1 .-
1.
1.2 .-
1.2
1.3 .-
enido
A DE FIGUR A DE TABL UMEN TRACT
ODUCCIÓN ECEDENTE TIFICACIÓN
ETIVO GEN ODOLOGÍA
TULO 1.-
ración en s
Proceso
1.1.- Gener
Nitruració
2.1.- Contr TENIF
Fases for
RAS AS
N ES N
NERAL A
sales por e
de nitrurac
ralidades
ón en baño rol de Nitru FER®
rmadas du
el método
ción
o de sales uración en
urante la ni
TENIFER®
por el pro baño de s
truración
®
ceso TENI sales por e
Pág
I X XI
XIII XIV XVI XVI
XIX XX
IFER®
el proceso gina
V I III
X
1 1 1 2
4 4 1 1 1 2
1.3 1.3 1.3
1.4 .-
Refer
CAPIT
Cinét
2.1 .- 2.2 .- 2.3 .-
2.3 2.3
2.3
2.4 .-
2.4 2.4 2.4
Conc
Refer
3.2.- Zona d 3.3.- Zona d 3.4.- Influen
Aplicacio en aceros
rencias
TULO 2.-
tica de crec
Introducc Modelo d Procedim
3.1.- Prepa 3.2.- Tratam
baño 3.3.- Anális
Resultad
4.1.- Morfo 4.2.- Coefic 4.3.- Estima
clusiones
rencias
de compue de difusión ncia de los
ones del tra s comerc
cimiento d
ción de difusión miento expe
aración de la miento term
de sales p sis por dispe
os y discu
logía de la ciente de di ación del e
estos
elementos
atamiento iales
de capas ni
n
erimental
as muestra moquímico d
or el proces ersión de ra
usiones
capa Fe3N ifusión del n
spesor de l
de aleació
de nitrurac
itruradas e
as
de nitruraci so TENIFE ayos X (XR
nitrógeno e la fase nitru
ón
ción en sa
en un acer
ón en ER® RD)
en la capa F urada Fe3N
ales
ro AISI 414
Fe3N N
6 7 7
8 9
0 1 1 1 2 2
2 2 2 2 2 3 3 3 6 7 7
8 9
10 10 11 20 20
Evalu nitrur 3.1 .- 3.2 .- 3.2 3.2 3.2 3.3 .- 3.3 3.3 3.4 .- 3.4 3.4 Conc Refer CAPIT Evalu 4.1 .- 4.2 .-
uación de p
rados Ensayo d Curvas c 2.1.- Curva 2.2.- Curva 2.3.- Métod Procedim 3.1.- Mater 3.2.- Ensay Resultado 4.1.- Influen tratam de las 4.2.- Carac clusiones rencias TULO 4.-
uación de l
Introducc Modelos huella de propiedade de nanoind arga-desp
a de carga
a de descar do de Oliver
miento expe
ial de evalu yo de durez
s y discus
ncia de los miento de n
capas nitru cterización m
a dureza a
ción que descr e indentaci es mecánic dentación B lazamiento ga r y Pharr
erimental
uación za por nano
siones parámetros itruración e uradas mecánica aparente en
riben el efe ón
cas por na
Berkovich o
oindentació
s de tiempo en las propi
n capas n
ecto de tam
anoindenta
n
o y tempera edades me
itruradas
maño de
ación en ac
4.2 4.2 4.2 4.3 .- 4.4 .- 4.4 4.4 4.4 4.4 4.4 4.4 Conc Refer Conc Persp Anex Anex Anex 2.2.- Aprox 2.3.- Model Espéc 2.4.- Model (ERM Procedim Resultad 4.1.- Microf 4.2.- Efecto 4.3.- Ley de 4.4.- Aprox 4.5.- Model Espéc 4.6.- Model (ERM clusiones rencias clusiones g pectivas de o A o B o C ximación de lo de Resis cimen (PSR lo de Recup , por sus si
miento expe os y discu
fotografías o de tamaño
e Meyer ximación Ha lo de Resis cimen (PSR lo de Recup , por sus si
generales
e trabajo
e Hays-Ken stencia Prop R, por sus s
peración El glas en ing
erimental usiones
de ensayo o de indent
ays y Kenda stencia Prop R, por sus s
peración El glas en ing
dall
porcional de iglas en ing lástica glés) de nanoind tación (ISE all porcional de iglas en ing lástica glés) el glés) dentación B , por sus si
el glés)
Berkovich glas en ing
Anex
Publi o E
caciones yy distinciones
Figu
Figura de dif Figura Figura Figura en la Figura Figura quími Figura acero nitrura Figura Figura Figura nitrura exposra
a 1.1 Estruc fusión en un a 1.2Reacc a 1.3 Diagra
a 2.1 Perfil superficie d a 2.2 Diseñ a 2.3 Conte
ca de cianu
a 2.4 Diag o AISI 414 ación en ba a 2.5 Dispo
a 2.6 Medic
a 2.7 Res ado en bañ sición de 7
ctura esque n acero nitr ción de diso ama de equ
de concen de un acero ño y dimens
enedor para uro de sodi
rama gene 40 grado m
año de sale ositivos de s
ción del esp
sultados de ño de sales
h. emática de rurado AISI ociación de uilibrio Fe-N ntración de o AISI 4140 siones de la a nitruració
o
NaCN
yeral de la c maquinaria es.
sujeción.
pesor de ca
el ensayo s a la temp
la zona de 4140. e la nitrurac
N.
nitrógeno e 0.
as muestras n en baño y cianuro de
caracterizac con trata
apa de nitru
de XRD eratura de:
e compuesto
ción en bañ
en la fase
s sometida de sales co e potasio
Kción físico-amiento ter
uro de hierr
en un ace : 873 K co
os (Fe N)3 /z
o de sales.
Fe N3
forms a nitrurac on compos
KCN .
-química en rmoquímico
ro
Fe N3
.ero AISI 4 n un tiemp
nitrura h, b) Figura nitrura Figura movili de tra Figura Berko caras del ind Figura nanoi Figura elástic Figura inden Figura acero con tie Figura Nanoc
ación en ba 2 h, c) 3 h
a 2.9 Cinét ado AISI 41 a 2.10 Co idad del nit atamiento.
a 3.1 Repr ovich. A es (65.27°), y dentador. a 3.2 R
ndentación a 3.3 Ejem co, b) elast a 3.4 Repr tador Berko
a 3.5 Morfo o AISI 4140 empo de ex a 3.6 Nan ciencias, N
año de sale , d) 5 h y, e
ica de crec 140.
omportamie trógeno en
resentación el área de y hces la p
Representa n.
plo de ciclo o-plástico y resentación
ovich.
ología de la 0 con tratam xposición d noindentad
ano y Micro
es a 833 K e) 7 h.
cimiento del
nto tipo A la fase
Fen esquemát e contacto p profundidad
ación esq
os de nano y c) plástico n esquemát
zona de co miento de n de 5 h.
or TTX-NH otecnología
y con tiem
l nitruro de
Arrhenius p
3
e N en fun
tica de la proyectada d de contac
quemática
oindentació o.
tica de una
ompuestos nitruración e
HT, CSM as del IPN)
mpo de expo
hierro
Fe3para la eva nción de la
geometría , α es el á cto medido
de un
ón con com
a huella pro
Fe N3
, foren baño de
instrumen .
osición de:
3N en un a
aluación d s temperat
del indent ángulo entre
desde la p
ensayo
mportamient
oducida po
rmada sobr e sales a 87
de co Realiz 853 K Figura comp nitrura expos mN. Figura nanoi difusió condic b) 5 h Figura nanoi acero tempe Figura duran /zona con ti tratam ompuestos, zado sobre K con un tie a 3.8 Ensay
uestos
Fe3 ación en ba sición de: aa 3.9 Curva ndentación ón de un ciones de t h y c) 7 h.
a 3.10 Gr ndentación o AISI 4140 eraturas de a 3.11 Re nte un ensa de difusión iempos de miento de: a
zona de d e un acero empo de 5 h
yo de nano
N /zona de año de sal a) 3 h, b) 5
as carga-de n Berkovich acero nit tratamiento
radientes d n en la zona nitrurado c e tratamient elación H/E
ayo de nan n de un ace
exposición a) 833 K, b
difusión y AISI 4140, h.
oindentació e difusión de
es a una t 5 h y c) 7 h
esplazamie h en la zo
rurado en o 833 K co
de dureza a de compu con tiempo to de: a) 83
E versus d oindentació ero AISI 41 n de: 3 h, ) 853 K y c
substrato a , con temp
ón Berkovic e un acero temperatura h. La carga
ento obtenid ona de co
baño de n tiempos
obtenidos uestos
Fe N3 os de expos3 K, b) 853 distancia d ón en la zo 140 con nitr
5 h y 7 h c) 873 K.
a carga co eratura de
ch realizado AISI 4140 a de 833 K a de indent
das durante ompuestos
sales AIS de exposic durante
N /zona de sición de: 3 3 K y c) 873 de indenta ona de com
ruración en h y con te
onstante 50 tratamient
o en la zon endurecido K y tiempo tación es d
e un ensay
Fe N3
/zonaSI 4140 a ción de: a)
un ensayo e difusión d 3 h, 5 h y 7
3 K.
ción obten mpuestos
F n baño de s emperaturas0mN. o de a de o por s de e 50 yo de a de a las 3 h,
o de e un 7 h y
inglés Figura Figura comp una te Figura nanoi nitrura 853 K Figura acero sales Figura conta aplica sobre nitrura Figura conta conju Berko un ac s).
a 4.2 Perfil a 4.3 Ensay
uestos
Fe emperatura a 4.4 Curvandentación ado en bañ K y con tiem
a 4.5 Grafic o AISI 4140
a una temp a 4.6 Relac cto hc con adas duran e la zona de
ado.
a 4.7 Relac cto 2
c h con nto de ca ovich realiza
ero AISI 41
de cargas yo de nano
3N de un
a de 853 K as carga-de n Berkovich ño de sales mpo de exp
ca que exh 0 con tratam
peratura de ción entre nforme a l nte el ensa
e compues ción entre nforme al rgas aplica ado sobre 140 nitrurad variables s oindentació acero AISI
y tiempo d esplazamie en la zona
AISI 4140, osición de hibe el efec miento term e 873 K con la carga de a Ley de ayo de na tos
Fe N3
la carga de modelo pr adas duran
la zona de do.
obre la zon ón Berkovic
4140, nitru de exposició ento obtenid a de compu , a las cond
5 h.
cto de tama moquímico d n tiempo de e indentaci Meyer, par anoindentac formados s e indentaci ropuesto p nte el ens
compuesto
na de comp ch realizado urado en b
ón de 5 h.
das durante uestos
Fe3diciones de
año de ind de nitrurac e exposició ón P y la ra el conju ción Berko sobre un a
ón P y la or Hays-Ke sayo de n
os
Fe N3
fpuestos. o en la zon
año de sal
e un ensay
3N de un a
e tratamient
entación e ión en bañ n de 5 h. profundida unto de ca ovich realiz
cero AISI 4
conta para nanoi acero Figura conta para nanoi acero Figura nitrura b) 2 h Figura nitrura b) 2 h Figura nitrura b) 2 h Figura nitrura b) 2 h Figura nitrura
cto h confc el conju ndentación o AISI 4140 a 4.9 Relac cto h conc el conju ndentación o AISI 4140 a A.1 Sec ación en ba h, c) 3 h, d)
a A.2 Sec ación en ba h, c) 3 h, d)
a A.3 Sec ación en ba h, c) 3 h, d)
a A.4 Sec ación en ba h, c) 3 h, d)
a A.5 Sec ación en ba
forme al mo unto de n sobre la z
nitrurado. ción entre la nforme al m unto de n sobre la z
nitrurado e cción trans año de sale ) 5 h y, e) 7 cción trans año de sale ) 5 h y, e) 7 cción trans año de sale ) 5 h y, e) 7 cción trans año de sale ) 5 h y, e) 7 cción trans año de sale
odelo propu cargas ap zona de com
a carga de modelo pro cargas ap zona de com en baño de sversal del es a 773 K
7 h.
sversal del es a 793 K
7 h.
sversal del es a 813 K
7 h.
sversal del es a 853 K
7 h.
sversal del es a 873 K
uesto por ( plicadas d mpuestos
indentació puesto por plicadas d mpuestos
sales. acero AI con tiempo acero AI con tiempo acero AI con tiempo acero AI con tiempo acero AI con tiempo
Li H and Br durante e
Fe N3
formón P12 y la
r (Tarkania durante e
Fe N3
formSI 4140 e o de exposi
SI 4140 e o de exposi
SI 4140 e o de exposi
SI 4140 e o de exposi
SI 4140 e o de exposi
radt RC, 19 el ensayo mados sobr
profundida n et al., 19 el ensayo mados sobr
endurecido ción de: a)
endurecido ción de: a)
endurecido ción de: a)
endurecido ción de: a)
endurecido ción de: a)
993), de re un d de 973), de re un por 1 h,
por 1 h,
por 1 h,
por 1 h,
por 1 h,
Figura comp por n de ex mN.
Figura comp nitrura expos mN. Figura nanoi difusió condic b) 5 h Figura nanoi difusió condic b) 5 h
a B.1 Ensa uestos
Fe itruración e xposición dea B.2 Ensa uestos
Fe3 ación en ba sición de: aa C.1 Curva ndentación ón de un ciones de t h y c) 7 h.
a C.2 Curva ndentación ón de un ciones de t h y c) 7 h.
ayo de nano
3
e N /zona d en baño de e: a) 3 h, b)
ayo de nano
N /zona de año de sal a) 3 h, b) 5
as carga-de n Berkovich acero nitr tratamiento as carga-de n Berkovich acero nitr tratamiento oindentació de difusión e sales a un
) 5 h y c) 7
oindentació e difusión de
es a una t 5 h y c) 7 h
esplazamie h en la zo rurado en o 853 K co
esplazamie h en la zo rurado en o 873 K co
ón Berkovic de un ace na tempera h. La carg
ón Berkovic e un acero emperatura h. La carga
ento obtenid ona de co
baño de n tiempos
ento obtenid ona de co
baño de n tiempos
ch realizado ero AISI 41 atura de 85 ga de inden
ch realizado AISI 4140 a de 873 K a de indent
das durante ompuestos
sales AIS de exposic
das durante ompuestos
sales AIS de exposic
o en la zon 140 endure 53 K y tiem
tación es d
o en la zon endurecido K y tiempo
tación es d
e un ensay
Fe N3
/zonaSI 4140 a ción de: a)
e un ensay
Fe N3
/zonaSI 4140 a ción de: a)
a de ecido mpos de 50 a de o por s de e 50 yo de a de a las 3 h,
yo de a de a las 3 h,
variab de un 833 K Figura variab de un 833 K Figura variab de un 833 K Figura variab de un 853 K Figura variab de un 853 K Figura variab de un 873 K
bles de 20, n acero AIS K y tiempo d
a D.2 Ensa bles de 20, n acero AIS K y tiempo d
a D.3 Ensa bles de 20, n acero AIS K y tiempo d
a D.4 Ensa bles de 20, n acero AIS K y tiempo d
a D.5 Ensa bles de 20, n acero AIS K y tiempo d
a D.6 Ensa bles de 20, n acero AIS K y tiempo d
40, 60, 80 SI 4140, nitr de exposic ayo de nan
40, 60, 80 SI 4140, nitr de exposic ayo de nan
40, 60, 80 SI 4140, nitr de exposic ayo de nan
40, 60, 80 SI 4140, nitr de exposic ayo de nan
40, 60, 80 SI 4140, nitr de exposic ayo de nan
40, 60, 80 SI 4140, nitr de exposic
0 y 100 mN rurado en b ión de 3 h. noindentac 0 y 100 mN
rurado en b ión de 5 h. noindentac 0 y 100 mN
rurado en b ión de 7 h. noindentac 0 y 100 mN
rurado en b ión de 3 h. noindentac 0 y 100 mN
rurado en b ión de 7 h. noindentac 0 y 100 mN
rurado en b ión de 3 h.
N, en la zon baño de sa
ión Berkov N, en la zon
baño de sa
ión Berkov N, en la zon
baño de sa
ión Berkov N, en la zon
baño de sa
ión Berkov N, en la zon
baño de sa
ión Berkov N, en la zon
baño de sa
na de com ales a una t
vich realiza na de com ales a una t
vich realiza na de com ales a una t
vich realiza na de com ales a una t
vich realiza na de com ales a una t
vich realiza na de com ales a una t
puestos
F temperaturado con ca puestos
F temperaturado con ca puestos
F temperaturado con ca puestos
F temperaturado con ca puestos
F temperaturvariab de un 873 K Figura variab de un 873K Figura nanoi
mN, r
baño tiemp Figura nanoi
mN, r baño tiemp Figura nanoi
mN, r baño tiemp
bles de 20, n acero AIS K y tiempo d
a D.8 Ensa bles de 20, n acero AIS y tiempo d a E.1 Curva
ndentación realizado en
de sales A o de expos a E.2 Curva
ndentación realizado en
de sales A o de expos a E.3 Curva
ndentación realizado en
de sales A o de expos
40, 60, 80 SI 4140, nitr de exposic ayo de nan
40, 60, 80 SI 4140, nitr de exposició
as carga-de n Berkovich
n la zona d AISI 4140, sición de 3
as carga-de n Berkovich
n la zona d AISI 4140, sición de 5
as carga-de n Berkovich
n la zona d AISI 4140, sición de 7
0 y 100 mN rurado en b ión de 5 h. noindentac 0 y 100 mN
rurado en b ón de 7 h. esplazamie h con carga de compues a las cond h.
esplazamie h con carga de compues a las cond h.
esplazamie h con carga de compues a las cond h.
N, en la zon baño de sa
ión Berkov N, en la zon
baño de sa
ento obtenid as variables stos
Fe N3
diciones de
ento obtenid as variables stos
Fe N3
diciones de
ento obtenid as variables stos
Fe N3
diciones de
na de com ales a una t
vich realiza na de com ales a una t
das durante s de 20, 40 de un ace e tratamien
das durante s de 20, 40 de un ace e tratamien
das durante s de 20, 40 de un ace e tratamien
puestos
F temperaturado con ca puestos
F temperature un ensay 0, 60, 80 y ero nitrurad nto de 833
e un ensay 0, 60, 80 y ero nitrurad nto de 833
e un ensay 0, 60, 80 y ero nitrurad nto de 833
3 Fe N ra de argas
3 Fe N ra de yo de 100 o enK y
yo de 100 o en
K y
yo de 100 o en
K y
nanoi mN, r baño tiemp Figura nanoi
mN, r baño tiemp Figura nanoi
mN, r baño tiemp Figura nanoi
mN, r baño tiemp Figura nanoi
mN, r baño tiemp
ndentación realizado en
de sales A o de expos a E.5 Curva
ndentación realizado en
de sales A o de expos a E.6 Curva
ndentación realizado en
de sales A o de expos a E.7 Curva
ndentación realizado en
de sales A o de expos a E.8 Curva
ndentación realizado en
de sales A o de expos
n Berkovich n la zona d AISI 4140, sición de 3
as carga-de n Berkovich
n la zona d AISI 4140, sición de 7
as carga-de n Berkovich
n la zona d AISI 4140, sición de 3
as carga-de n Berkovich
n la zona d AISI 4140, sición de 5
as carga-de n Berkovich
n la zona d AISI 4140, sición de 7
h con carga de compues a las cond h.
esplazamie h con carga de compues a las cond h.
esplazamie h con carga de compues a las cond h.
esplazamie h con carga de compues a las cond h.
esplazamie h con carga de compues a las cond h.
as variables stos
Fe N3
diciones deento obtenid as variables stos
Fe N3
diciones de
ento obtenid as variables stos
Fe N3
diciones de
ento obtenid as variables stos
Fe N3
diciones de
ento obtenid as variables stos
Fe N3
diciones des de 20, 40 de un ace e tratamien
das durante s de 20, 40 de un ace e tratamien
das durante s de 20, 40 de un ace e tratamient
das durante s de 20, 40 de un ace e tratamien
das durante s de 20, 40 de un ace e tratamien
0, 60, 80 y ero nitrurad nto de 853
e un ensay 0, 60, 80 y ero nitrurad nto de 853
e un ensay 0, 60, 80 y ero nitrurad
to de 873
e un ensay 0, 60, 80 y ero nitrurad nto de 873
e un ensay 0, 60, 80 y ero nitrurad nto de 873
100 o en
K y
yo de 100 o en
K y
yo de 100 o en K y
yo de 100 o en
K y
yo de 100 o en
K y
Tabl
Tabla Tabla Tabla Tabla Tabla para e Tabla Tabla propu Tabla Tabla
Fe N3Tabla de ca Tabla perfil Tabla un pe
a
a 1.1 Aplicac a 2.1 Conce a 2.2 Compo
a 2.3 Espes
a 2.4 Const el nitruro de
a 2.5 Coefic
a 2.6 Compa uestos por d
a 2.7 Compa
a 4.1 Parám
, conformaa 4.2 Parám rgas para e a 4.3 Parám de cargas p a 4.4 Parám erfil de carg
ciones indu entraciones osición quím
ores de la z
tantes de c e hierro
Fecientes de d
aración de diferentes a
aración de
metros de ada sobre u
metros del el conjunto metros del para el con metros del as para el c
ustriales en de nitrógen mica del ac
zona de co
crecimiento
3
e N .
difusión del
los valores autores para
espesores
Meyer obt un acero AI
modelo de de condicio modelo de njunto de co
modelo de conjunto de
aceros nitr no.
cero AISI 41
mpuestos
parabólico
nitrógeno e
s de energía a aceros ni
para la zon
tenidos de ISI 4140 nit
e Hays-Ken ones exper Li H and ondiciones e e recuperac e condicion
rurados.
140.
Fe N3
.o y tiempos
en la fase
a de activac itrurados.
na de comp
la zona d trurado en
ndall obteni rimentales.
Bradt RC o experiment ción elástic es experim
s de incuba
Fe N3
.ción
puestos
Fede compue baño de sa
ido de un p
obtenido de tales. ca, obtenido mentales. ación
3e N .
En el de nit de dif en la Ley d inden Berko El mé sales, const las m tiemp fase
La ci matem perfil exper para e forma Como
Fe N3para l
presente e truros de hi fusión del n interfase d de crecimie
tación (ISE ovich.
étodo de e , mediante ituida por c uestras de os de expo
Fe N3
y bajnética de mático de b
de conce rimentales d
estimar nu ación de la f
o resultado,
es de 70a capa
Feestudio se erro
Fe N3
nitrógeno se e crecimien ento parab E, por sus sendurecimie el proceso cianuros de
acero a las osición de
jo esta fase
crecimiento balance de entración d del espeso méricamen fase. , se obtuvo
-1
0.6 kJmol
3
e N .
evalúa la c
sobre la s e determinó nto, conside bólico. Asim siglas en ingento superf o TENIFER
e sodio
NaC s temperatu 1, 2, 3, 5 y e se conforo de la ca masa en la de nitrógen or de la cap nte el coefic
o que la ene y el mayor
cinética de superficie d ó a través d erando que mismo se glés) media
ficial se re
R®, el cual
CN y cianu uras de 773 y 7 h por c
mo la zona
apa
Fe N3
as interface no en la pa, los tiemciente de d
ergía de ac r espesor d
crecimient de aceros A de la ecuac
e las capas analiza el ante el ensa
ealizó por n consiste e uros de pot 3, 793, 813 cada tempe a de difusión
se evalúa es de crecim
capa, así mpos de inc
difusión del
ctivación Q de capa reg
to y la dure AISI 4140. E
ión de bala s nitruradas efecto de ayo de nan
nitruración en una solu
tasio
KCN
3, 833, 853 eratura. Se n. a mediante miento que como las cubación de l nitrógenoQ estimada gistrado es
eza en cap El coeficien ance de ma s obedecen
e tamaño d noindentació
en baño d ución liquid
. Al somet y 873 K coconstituyó
e un mode e considera s medicion
e los nitrur
3
Fe N
D para
para la ca de 25.88μ
técnic tempe aplica carga prese La du Ley d Propo Recup de co fue de de los largo de 50 reduc
ca de na eraturas de aron cinco as 20, 40, entándose e ureza depen de Meyer, orcional de peración E ompuestos, ependiente s modelos e
de la capa 0mN, con u cción de la d
anoindentac e 833, 853,
perfiles sob 60, 80 y el efecto de
ndiente de la Aproxim el Espécim
lástica (ER fue obteni de los par empleados de compue na distanci dureza con
ción instr y 873 K c bre la zona y 100 mN e tamaño d la carga fu mación de
en (PSR RM, por sus
da con cad ámetros ex . El siguien estos, zona ia entre cad forme se av
umentada; con tiempos a de compu N con una e indentaci e analizada
Hays y Ke por sus si s siglas en da uno de l xperimental nte perfil pr a de difusió
da nanoind vanzaba ha
se eva s de expos uesto
Fe N3a distancia ión (ISE, po a por cuatro endall, el iglas en in
inglés). La los modelo les del trata resenta el g ón y substra dentación d
acia el subs
luaron mu sición de 3,
N , con cin a constante
or sus sigla o modelos Modelo de nglés) y e a dureza rea os, el valor
amiento de gradiente de
ato con car de 15μm mo
strato.
uestras co , 5 y 7 h. S co diferent e de 12μm as en inglés
empíricos, e Resistenc l Modelo d al en la zo
The g surfac nitride at tem A diff the
F result the d energ of 70 In ad distan were expos was v used the ni Finally evalua load o expos the
Fgrowth kine ce of the A e layers wa mperatures usion mode
3
Fe N layers s of the kin iffusion mo gy necessar
-1
.6 kJmol . ddition, Ber
nce from th applied ov sure times verified at
to estimate triding para y, the mec ated by Be of 50mN. T sure times h
3
Fe N nitride
etics and AISI 4140 s as develope
of 773-873 el was pro s in the ran netics of th odels. Base
ry to stimul
rkovich na he surface o
ver the
Fe of 3, 5 and 12 microns e the appar ameters. chanical cherkovich na The results
have an inf e layer.
AB
indentation steel were e
ed by mean 3 K with 1-7
posed to d nge of nitrid he nitride la
ed in the r ate the nitr
noindentat of the nitrid
3
e N layer d 7h. The s from the rent or real
aracterizati anoindenta
showed th fluence on t
BSTRACT
n properties estimated i ns of salt b 7 h of expos determine t
ding tempe ayer, was c results of t rogen diffus
ion testing ded steel. I formed at presence o surface, in
hardness o
ion along t tion techni hat the nitrid
the hardnes
s of nitride in this stud bath (TENIF
sure for ea he nitrogen eratures, in compared w
he diffusio sion at the s
g was carr ndentation temperatu of the inden n which diff
of the nitrid
the depth o que using ding tempe ss and You
e layers fo dy. The form
FER®) nitri ch tempera n diffusion which the with those n model, t surface of t
ried out at loads of 2 res of 833 ntation size ferent appr de layer as
of the nitrid a constan erature and ung´s modu
ormed at t mation of t iding proce ature. coefficient experimen estimated the activatio
the steel w
t a consta 20 to 100 m 3-873 K w
e effect (IS roaches we a function
de layer w nt indentatio d the differe
En la ferros exper en ba vida ú difusió capa zona comp En el maqu El Ca proce gener los ma En el medio condic difusió tiemp (Cava actualidad sos se en
rimentan gr año de sales
útil del com ón de átom
dura de ni de difusión osición quí presente inaria con b apítulo I de eso TENIF
radas medi ateriales so
Capítulo o de un m
ciones vari ón del nitró o de incub aliere et al.,
, muchos d ncuentran randes carg
s mejora la mponente q mos de nitr itruros de h n. Esto es ímica del ba análisis se bajo conten escribe la
ER®, así ante el trat ometidos al
II se descr modelo ma iables de t ógeno
3
Fe N
D bación t0,
2009), etc
INTR
de los comp sometidos gas de fatig as propieda que se encu
rógeno en hierro
Fe N3en función año en sale e realiza el nido de carb
técnica de como las tamiento te l endurecim
ribe la ciné atemático tiempo y te
y permite e la energía c.
RODUCCIÓ
ponentes in s a desg ga. El tratam
des mecán uentra suje los intersti
N en la su n de la com es. l tratamient bono-cromo nitruración s caracter rmoquímico miento supe
ética de cr de balanc emperatura
estimar el e de activac
ÓN
ngenieriles gaste, abra miento term nicas y quím eto a ambie
cios del su uperficie de mposición
to en un a o.
n en baño rísticas de o y las prin erficial.
recimiento ce de mas
, que dete espesor de
ción Q, pe
tanto ferro asión y moquímico d micas, incre entes agres ubstrato se el acero, a química de
acero AISI
o de sales e las fase
ncipales ap
de la capa sa en fun ermina el c
la fase con erfiles de c
osos como corrosión, de nitruració ementando
sivos. Con e genera u así como u el acero y
4140, grad
utilizando es formada
licaciones d
a
Fe N3
, pprese desca Pharr obten resiste de ela En el (ISE, técnic profun medir comp comp conta
entan las ca arga, gener r se presen
idos medi encia al de asticidad y
Capítulo IV por sus s ca de nano
ndidad de c r las diago
uestos
Fe ortamiento cto del indearacterística radas duran nta como la ante el e esgaste, so
la dureza H V se prese iglas en in oindentació contacto hc
nales de l
3
e N es det de las ca entador sob
as del nano nte un ens a herramie nsayo de obre la zona H/E, (Leyla enta la eval nglés) en la ón instrume
c como el t
as nanoind terminada argas de a bre la capa
oindentado ayo de nan enta princip
nanoinden a de comp
nd et al., 2 luación del a zona de entada. Du tamaño de dentaciones
por diferen aplicación e
nitrurada.
r Berkovich noindentac pal para int
ntación. As uestos con 2004).
efecto de compuest urante el e huella, de s. La dure ntes modelo
en función
h, las curva ción. La Ley
terpretar lo simismo s n la relación
tamaño de tos
Fe N3
,ensayo se bido a la d eza real en os que se n de la pro
as de carga y de Oliver os resultad se evalúa
n del modu
e indentació mediante considera ificultad pa n la zona d
basan en ofundidad d
a y r y os la ulo
El pro aporta fase p resiste conoc nitróg prime recub de ad 2004) Durffe mejor conoc gran inglés Divisio sal co cianat de in transf de dif al., 19 gas, e propu consid de fas
oceso de n a al materi presente fo encia a la cida como eno en fer eras compa brir compon dmisión y v
). La técnic erit Division rar el proce cido como aceptación s) con la d on of Impe onocida com
tos. El desa nterés para ferencia de fusión del n
996), sin e en general uesto para dera un pe se, siendo
nitruración al, produce ormada por
corrosión la zona de rrita, mejor
ñías, en ut entes mecá válvulas de ca fue desa n of Deguss eso. En Alem
TENIFER® por la Soc esignación erial Chemic
mo N.S.450 arrollo del p a optimiza
masa, han nitrógeno e embargo es
no hay info nitruración erfil parabó
constante l
es ampliam e una zona r nitruros h
, fricción y difusión q rando la re tilizar esta t ánicos com e escape, arrollada ini sa y Casse
mania Durf ® o Tufftrid
ciety of Au AMS 2755 cal Industri 0, la cual s proceso de ar y autom
n sido prop n las fases stos modelo ormación ac
en baño d lico de con la concentr
mente ace a de comp ierro
Fe N3 y desgaste que es con esistencia a técnica a g mo son: cigüresortes de cialmente e el Division fferit Divisio
de, el cual utomotive E
5. Por su p es (ICI, po se basó en e nitruración matizar el puestos par s nitruradas os son solo cerca de un
e sales. En ncentración ración de n
eptado por puestos que
N y
Fe N4
e, además nstituida de a la fatiga. gran escalaüeñales, ár e válvulas, en Europa, of Imperial on of Degus desde los Engineers ( parte la co or sus sigla la descom n en baño d
proceso. ra la determ s (Liapina e
o propuest n modelo de
n gran part n de nitróge
itrógeno en
el doble b e contiene , esta fase
se presen una soluc
BMW y To a, la cual ut
rboles de le , entre otro , siendo las Chemical ssa, propon s años 60´s SAE, por s ompañía Ing as en inglés mposición d de sales ha
Diversos minación de et al., 2006,
tos para ni e transferen te de estos eno para e n la fase de
beneficio q más de u e proporcio nta otra fa ción solida d
oyota son l tilizaban pa evas, válvul
os (Funata s compañía
Industries e ne el proce s obtuvo u sus siglas e
glesa Cass s), utiliza u de cianuros
a sido moti modelos d el coeficien , Torchane truración p ncia de ma
crecim masa donde prome crecim es el tratam nitróg Arrhe Por o permi curva durez No se tamañ La co fase d interfa crecim crecim comp Recup Propo miento pres a través e una solu edio de la f miento para
tiempo de miento. La eno en la nius. otra parte, e
te evaluar s carga-de za y el módu
e encuentra ño de huella
ntribución e de la zona ace de cre miento del n miento para
uestos uti peración El orcional del
sente en la de la inter ución parti fase de la z abólico, t c incubación influencia a fase nitru
el método r las propie esplazamien ulo de elast a informació
a (ISE, por en el prese
de compue ecimiento z
nitrógeno e abólico. Por lizando la lástica (ER Espécimen a superficie rface de cr cular es: zona de co correspond n, (Campos de la temp urada se
de nanoind edades na nto, a part ticidad del ón, reporta sus siglas nte trabajo estos a trav zona de c en la superf r otra parte
aproxima M, por sus n (PSR por
e del substr recimiento,
1 20 u= k t -t
ompuestos, e al tiempo -Silva et al peratura de
establece
dentación i anomecánic
tir de estas material. da en litera en inglés) e
es determ vés de la ec compuestos ficie del ac e, se evalúa ación de H
siglas en i r sus siglas
rato descri en el trat
1
2T , do
k es una o de tratam l., 2009) y e tratamien
en término
nstrumenta cas de un
s curvas s
atura para en capas n inar el coef cuación de s/substrato cero AISI 4 a la dureza Hays y K
nglés), y el en inglés).
ben la tran tamiento te onde u es
constate e miento term T es la tem nto en la m os de la
ada es una material, se puede d
el estudio d nitruradas.
ficiente de d balance d , considera 140, obede
real en la Kendall, el
l Modelo de .
nsferencia d ermoquímic s el espes en función d moquímico,
mperatura d movilidad d
ecuación d
a técnica q a través d determinar
del efecto d
difusión en e masa en ando que ece la Ley d
La ind las p emple alime Termi termo mater Para grupo autom some como resiste optim parám nitróg el mo en la perpe gradie La té durez métod super es co dustria requ propiedades eados en nticios entr itec S.A. oquímicos, riales ferros ofrecer ser o de Ingen matizar el p ter materia son: quím encia al de ización del metros de eno sobre delo matem cual predo endicular a
ente de con écnica de za en fase dos conve rficie del m nocido com
uiere, de la s mecánic diferentes re otros. de C.V. generand sos, emplea rvicios de a
iería de S roceso de ales ferroso
micas (res sgaste y a tratamient tiempo, te la superfici mático para omina la fa la superfic ncentracion nanoindent es que son encionales.
aterial a m mo efecto de
disminució cas, física s áreas t
es una e o recubrim ando un pro alta calidad, Superficies
nitruración os a este sistencia a la fatiga). C to en el pre emperatura ie del mate a estimar el ase
Fe N3
, cie y el flujo nes.tación inst n demasia Asimismo mayores car e tamaño d
ón de costo s y quím tales como
empresa d mientos su oceso cono
, surge la id (IS), a tra
en baño d tratamiento a la corros Con el obje esente estu
y manten erial, con lo
espesor de asumiend o de átomo
rumentada ado pequeñ o, al gene
rgas presen de indentac
os en el pro micas de
o automo
dedicada a uperficiales ocido como dea de trab avés de es de sales de
o adquiere sión) y me etivo de apo
udio se ana niendo con s resultado e capa de o que la d os de nitróg
es utiliza ñas para s erar nanoin nta menor ción (ISE, po
oceso para diversos c trices, ma
a realizar s y capas
TENIFER®
bajar en co ste vínculo e un acero A n mejores ecánicas ( ortar inform alizó la influ nstante la os obtenido
la zona de difusión de geno es pr
ada para d ser caract ndentacion dureza, es or sus sigla
a increment component anufactura
tratamient s duras e ®. onjunto con se propo AISI 4140, propiedad (alta durez mación para
uencia de l reacción d os, se efect
compuesto nitrógeno roporcional
determinar erizadas p es sobre ste fenóme as en inglés
Evalu nitrura matem determ OBJE 1. 2. 3. 4.
ación de l adas forma mático para minar las p
ETIVOS ES
Automatiz para la matemátic zona de c Analizar e 4140 en tiempo de de nitróge Determina de difusió establece temperatu Analizar e en la fase de la supe hierro.
a cinética adas en la
a estimar e ropiedades
SPECIFICO
zar el proce empresa T co que perm compuesto
el crecimien función de e tratamient eno en el ba
ar el compo ón, emplea er la dureza
ura de trata el efecto de e
Fe N3
eserficie del a
de crecim superficie d l espesor d s mecánicas
OS
eso de nitru Termitec S mite estima
Fe N3
.nto de la fa e los parám
to, manten año de sale ortamiento ndo la técn a de la capa amiento.
e tamaño d stableciendo
acero nitrur
iento y ca de aceros de capa y la
s de la fase
uración en b S.A. de C ar la evoluc
ase
Fe N3
metros exp iendo una es.
mecánico nica de nan a de nitruro
de indentac o cargas va rado para e
aracterizació AISI 4140, a técnica d e nitrurada.
baño de sa C.V., por ción del fren
sobre la su perimentale reacción es
de la fase noindentac o de hierro
ción (ISE, p ariables a u estimar la d
ón mecánic , empleand
e nanoinde
les en acer medio de nte de crec
uperficie de es de la te stable de c
nitrurada
ción instrumen función
por sus sigl una distanc ureza real d
ca de cap do un mode
entación pa
ros AISI 414 un mode cimiento de
e aceros AI emperatura concentració
3
Fe N y zo mentada pa
del tiempo
as en inglé cia constan del nitruro d
La me a) b) etodología y El proces horno de cianuros parámetro 793, 813 formación i. La com mic mo Ima ii. La mo inte cua com Para la de instrumen formadas este ensa con tiemp equipo de empleado y planteam so termoquí crisol con de sodio os experime , 833, 853 n de nitruros observació mpuestos
croscopia odelo GX51age Pro-Plu evolución odelo de dif erface de c antitativa la mpuestos
eterminació ntada en la sobre un a ayo se utiliz pos de expo e Marca C o fue una pumiento en el ímico de ni
una solució
NaCN
y entales de 3 y 873 K s de hierro ón y determ
Fe N3
sobóptica, uti 1 y el sof us V 4.0.
del frente fusión que crecimiento a velocidad
Fe N3
.ón de la du a capa de acero AISI zaron mues osición de 3 SM instrum unta pirami proyecto p itruración e ón compue y cianuros tiempo (1, K), los cu sobre la su minación de
re la supe lizando un ftware utiliz
e de crecim contempla o. El mode d de difus
reza, se ut compuest 4140 por n stras con te 3, 5 y 7 h p ments, Mod
dal de diam
presente co en baño de esta constit de potas 2, 3, 5 y 7 uales incide
uperficie de el espesor d erficie del m
n equipo d zado para
miento se d a la ecuació elo matemá
ión del nit
ilizó la técn tos
Fe N3
nitruración emperatura por cada tem
delo TTX-N mante tipo B
onsistió en d e sales se r tuida princip
io
KCN
, h) y tempe en radicalm el material. de la capa d material, se de la maranalizar la
determinó ón de cont ático descri
trógeno en
nica de nan y la zona en baño de as de 833,
mperatura, NHT, el na
Berkovich. dos etapas realizó en palmente p modificand eraturas (77 mente en
de la zona d e analizó p
rca Olymp as imágen
a través d inuidad en ibe de form n la zona d
noindentació a de difusió e sales. Pa
ii.
zona de co 100 mN, nitrurado d en función empíricos, Modelo de siglas en i sus siglas Se estable largo de l constante de 15μm.
ompuestos a una dist de aproxim n de la carg
, la Ley de e Resistenc
nglés) y el en inglés). ece un per la capa, zo
de 50mN
Fe N3
, utitancia cons madamente
ga aplicada Meyer, la a cia Proporc
Modelo de
rfil que pres ona de dif
y una dista
ilizando car stante de
12μm. El a es evalua aproximació ional del Es e Recupera
senta el gr fusión y su ancia entre
rgas de 20 la superfic
tamaño de ado por cua ón de Hays
spécimen ( ación Elástic
radiente de ubstrato co e cada nan
, 40, 60, 80 cie del ace e indentació
atro model s y Kendall,
(PSR por s ca (ERM, p
e dureza a on una carg noindentació
0 y ero ón os el us por
En el por e carac mater
1.1 Pr
1.1.1
La ni super produ amplia (Funa una z se for contie mater agent
presente C el método
terísticas d riales some
roceso de
Generalida
truración e rficie de los ucir capas amente ac atani K, 200 zona de com
rma tambié ene precipit rial. Ambas te nitrurante
Nitruració
Capítulo se TENIFER® de las fases etidos a este
nitruració
ades
es un trata s materiale
con exce ceptado po 04). La difus mpuestos q én una zona
tados de n s fases dep
e.
CAP
ón en sales
e describe ® y los pa
s que se o e proceso.
n.
amiento ter es ferrosos elente resis
or increme sión de nitr que consiste
a de difusió itruros que penden de
ITULO
s por el mé
el proceso arámetros obtienen y l
rmoquímico s, es un pr stencia al
ntar la res rógeno en l
e en nitruro ón que con e reacciona
las condicio
O 1
étodo TEN
o de nitrura que lo go las principa
o que prop roceso isot desgaste sistencia, a
a superficie os de hierro nsiste en u an con los ones de tra
IFER®
ación en ba obiernan, a ales aplicac
porciona ni térmico em
y a la c al desgast e del mater o, donde ba
na matriz d elementos atamiento y
año de sale así como l
ciones de l
trógeno a mpleado pa
corrosión, te por fatig rial resulta e ajo esta ca de hierro q aleantes d y eficacia d
es, as os
3
(Fe N)
maqu
Figura difusió
1.2 N
El pro soluci el trat sodio tratam causa interv
)/zona de inaria AISI
a 1.1 Estru ón en un ac
itruración
oceso TENI ión liquida tamiento te
NaCN
y miento se inar agitación ienen en e
difusión p 4140.
uctura esq cero nitrura
en baño d
IFER® es que contien ermoquímic
de 30 a 4 nyecta aire n en el bañ l proceso (F
or nitrurac
quemática d ado AISI 41
e sales po
realizado e ne sales de co TENIFER 0% en pes desde la s ño permitie
Funatani K
ción en ba
de la zona 40.
or el proces
en un conte e cianuro. L R® es de
so de cian superficie h
ndo con el , 2004). El
ño de sale
a de comp
so TENIFE
enedor de La compos 60 a 70% uro de pot hacia el inte
lo la renov compuesto
es en un
puestos (Fe
ER®
crisol y con ición más u en peso d tasio
KCN
erior con la vación de la o activo deacero grad
3
e N)/zona d
nsiste en u utilizada pa de cianuro d
. Durante a finalidad das sales q la nitruració
do
de
sodio
Los c carbo
o por
De la nitróg En la así co
Figura
NaCN
:cianatos de onatos sódic
descompos
reacción (1 eno para la
figura 1.2 omo la difus
a 1.2 Reacc
2NaCN+
e sodio
N cos
Na CO22NaCNO
sición térm
4NaCNO
1.2) obtene a formación se present sión del nitr
ción de diso
+O2NaCN
aCNO form
3
O por la ox
2 2
O+O Na C
ica:
O2NaCN+
emos 2N (n n de las fas
a de mane rógeno de l
ociación de
NO
mados en xidación:
3
CO +2N+CO
2 3
+Na CO +CO
nitrógeno), e es nitrurada era esquem
a superficie
e la nitrurac
(1
la reacción
O (1
O+2N (1
el cual es e as en la su mática, la re e hacia el in
ción en bañ 1.1)
n (1.1), pu
1.2)
1.3)
el principal perficie del eacción de nterior del m
o de sales.
ueden form
aportador d l material. la disolució material.
.
mar
de
Los b comp determ este existe estab tiene una c e hidr 1.3 Fa Duran de pe del ac y su eleme otros (Gera tiene carbo tambi subm son a estruc
baños de n osición po minación de
método, n ente. Una
lecen las c la misión d composición
rogeno.
ases forma
nte la nitrur enetración e
cero y la co mecanismo entos que s metales q asimov et a
el mismo p ono. La dife én lo hac icroscópico afectadas ctura crista
itruración s or análisis
el cianuro y no se liber
vez deter condiciones e convertir n orgánica
adas duran
ración de ac es goberna omposición o de enlace se encuent
ue se disu al., 2004). principio de
rencia cons ce con los os. El tama
por la com lina de la m
se deben c químico. L y cianato, c ra ácido c rminado el s para adici el carbona de forma p
nte la nitru
cuerdo con ado por la t del baño e e permite s
ran en el a uelven fáci
La estructu formación siste que e s elemento
ño y la den mposición matriz y la c
comprobar La firma D con la valora
ianhídrico l porcentaj ionar la ca ato en ciana plástica, con
uración
n las leyes q temperatura n sales. La su vinculac acero, como
lmente en ura de la c que se obs l nitrógeno os de alea nsidad de d química e condición p
periódicam Durferrit Fra
ación de ni por desco je de cian ntidad exac ato. Este pr
n contenido
que gobiern a, tiempo, a estructura ción con el o el carbon
el hierro p capa nitrura serva en e
aparte de ación form distribución en el acer preliminar a
mente, dete ankfurt/Mai trato de pla omposición natos en
cta de rege roducto esta
o de carbon
nan la difus la composi a del átomo l hierro y a no, cromo, para forma ada en ace l hierro pur interactuar mando nitru de las fas ro, los def
l tratamient erminando in, realiza ata. Median del cianu el baño, enerador q a formado d no, nitróge
sión, el grad ición quími de nitróge algunos otr molibdeno ar aleacion eros alead ro y aceros
con el hier uros alead
es nitrurad fectos en to térmico d
En e const nitrura
Figura
El nit (Fe-N)
al., 20 La pri los d siguie
el diagram ituyentes ación.
a 1.3 Diagra
rógeno se cuyo conte 010).
incipal apo iferentes n entes fases
ma Hierro-que pued
ama de equ
disuelve e enido máxim
rtación del nitruros de
:
Nitrógeno, den apare
uilibrio Fe-N
en el hierro mo de nitró
diagrama d hierro qu
figura 1 cer en e
N.
o alfa (α-Fe ógeno en la
de fases (F ue se pued
.3, se se el tratamie
e), forman a ferrita es d
Fe-N), se ce dan forma
eñalan los ento termo
do una so de 0.11% (
entra en la ar, dando o
s principal oquímico d
olución solid (Kardonina
presencia d origen a l
es de
da et
[image:36.612.72.531.250.472.2] 1.3.2 Las p ha ge signifi La for gamm aplica disoci de la γ centrada de 2.8% e de un fuer formando Fase (γ ’-estructura homogene estable so Fase (ε-F
3
(Fe N) pre
homogene de 923 K descompo
Zona de c
propiedades enerado mu ica más de rmación de ma prima (γ ación del
iación, el n red cristal
en las cara en peso en rte enfriam la fase (α) -Fe), soluc
a cristalina eidad de 5 olo hasta 95 Fe), solució
esenta una eidad de 4
y con una osición eute
ompuestos
s de la capa ucho interés e uno y den e las fases d
γ´)y épsilon tratamiento itrógeno qu lina del ac
as, la solub n nitrógeno iento la fas .
ción solida a cubica c 5.7% a 6. 53 K, a una ón solida i
a estructu .5% a 11%
concentrac ectoide en l
s
a de compu s entre inge ntro de la c dentro de l n (ε). La fo o termoquí ue se encu
ero, que in
ilidad máxi a una temp e experime
a a base centrada e 1% de pe a temperatu ntersticial ra cristalin % de peso ción de nitr las fases (γ
uestos, tam enieros y m capa gener
a capa de ormación de
ímico se p entra en es nicia con la
ima del nitr peratura de enta la trans
de nitruro en las car eso en nitr
ura mas alt conformad na hexago o en nitróge
rógeno de 4 γ) y (γ´).
mbién conoc metalúrgicos
ralmente ha compuesto e los nitrur presenta e stado atóm a nucleació
rógeno en l e 833 K. En sformación
o (Fe N)4 , p ras con u
rógeno. La ta se forma
a por nitru nal con u eno. A una 4.5% la fas
cida como s. El términ ay dos fase os son cono ros de hier en el mom mico pasa a
ón de las p
la fase (γ) n condicion n martensíti
presenta u na zona d a fase (γ´)
la fase (ε) uros (Fe N)2 una zona d
temperatu se (ε) sufre
capa blanc no compues es presente ocidas com ro durante mento de formar par partículas d
difusió nitróg se for nitruro 1.3.3 Se co hierro se en nitruro inmed deform depen dismin nitruro 1.3.4
Los e alead acero eleme comp hierro
ón de átom eno se dis rma el nitru o gamma p
Zona de d
onsidera qu o alfa (α-Fe) ncuentran d
os aleado diatamente
man la red nde del en nución en l os (Lee et a
Influencia
elementos d os estables os nitrurado
entos de a uestos, as o (α) impide
mos de nitr uelve en el uro γ´(Fe N)4 prima (γ´) em
ifusión
ue primero ), el nitróge disueltos e
s que po quedando d y aument nfriamiento a velocidad al., 2010).
de los ele
de aleación s que son os, mejor co
aleación en í como los en la difusi
rógeno. A l l hierro solo
, si la conc mpieza a tr
es la forma eno reaccio
n el hierro or ser ins
en forma d tan la dure que tiene d del enfria
mentos de
n como el A los que pr onocida co n el mater elementos ón de nitró
as tempera o hasta 0.1
centración ransformars
ación del n ona con los alfa (α-Fe) solubles en de partícula eza. La pre el materia miento resu
e aleación
Al, Cr, Mo, roporcionan
mo la zona rial implica s de aleació ógeno, esto
aturas de n 1%, cuand de nitróge se en la fas
nitruro de h s elemento ), de esta n el hierr as submicro ecipitación
al después ulta en una
, W, V entr n la caracte a de difusió n menor t ón disuelto o es debido
nitruración do se exce no no exce se épsilon (
hierro que e s aleantes manera se ro alfa, s oscópicas d de los nitru s de ser n a mayor pre
re otros for erística pri ón. La pres tamaño en os en las fa o a un incre
utilizadas, de este va ede el 6% (ε).
es soluble e que tambié e forman l se precipita dispersas q uros alead itrurado, u ecipitación d rman nitrur ncipal de l sencia de l la zona d ases (Fe N)3
hierro nitróg
1.4 A
come La ni mecá proce fuerza escap aplica plastic resista nitrura acero algun ACE SAE SAE SAE H1 34 Cr N 10 10 o en presen
eno imped
Aplicacion
erciales
truración e nicas, físic eso. Es aplic
as de fricc pe, camisa aciones re cidad, que a la fricción ados son: os inoxidab as aplicacio Tab ERO 4340 Fus 4140 1045 13 Ni Mo 6
20 10
ncia de est ido en la di
nes del t
es un méto cas y quím
cada princi ción y de c
s de cilind quieren qu absorba go n y el desg aceros est les, aceros ones en ac
bla 1.1 Apli
selajes, tren Cigüeña Coronas Matrices Per L tos elemen fusión, dec ratamiento
odo para m micas en la
palmente a carga, tale dros, árbole
ue los co olpes y vibr gaste. Algu tructurales, s aleados y ceros nitrura
caciones in
APLIC
de aterrizaje ales, ejes, ár
s de arranqu para forjado nos y tuerca Levas, tornill
Remaches tos (Lakhti crece el esp
o de nitr
mejorar co superficie a componen es como vá es de leva omponentes raciones, y nos ejemp aceros gr y fundicion ados. ndustriales CACIÓN
e, ejes para rbol de levas ue, arandelas
o, extrusión y as de alta ten los y cadena s, arandelas
n, 1995). C pesor de la
ruración e
onsiderablem e de mater
ntes que so álvulas de as, engrana s tengan
una superf los de mat rado herram nes. En la
en aceros
hélices de a s, válvulas s, tuercas y fundición nsión as Como cons capa nitrur en sales mente las riales some on sometid admisión, ajes sin fin
[image:39.612.130.526.548.710.2]un núcleo ficie de gra teriales que mienta, ace tabla 1.1 s
nitrurados. avión secuencia d rada. en acero propiedad etidos a es
os a grand válvulas d n, etc. Est o con cier
n dureza q e pueden s
Funat Treat+ Funat future Geras (2004 Sci He Kardo system Lakht Treat+ Lee T nitride
tani K (2004 +, Vol. 46, 2 tani K (200 e trends”, Tr
simov S A, 4), “New ide eat Treat+, onina N I, Y m”, Met Sc
in M Y (19 +, Vol. 37, 2 T H, Oh C e interstitial
4), “Low Te 277-281. 04), “Heat tr
rans Indian , Zhikharev eas on the m
Vol.46, 13 Yurovskikh A
i Heat Trea 995), “Diffus
276-279. S, Lee M -free steel”
emperature
reatment of n Inst Met, V v A V, Bere
mechanism 3-17.
A S, Kolpa at+, Vol. 52,
sion founda
K, Han S , Mater Cha
e Salth Bath
f automotiv Vol. 57, 381 ezina E V, m of structur
kov A S (20 , 457-467. ations of th
W (2010) aract, Vol.6
h Nitriding o
ve compone 1-396.
Zubarev G re formation
010), “Tran
he nitriding
, “Nitride p 61, 975-981
of Steels”,
ents: curre
G I, Pryan n in nitrided
nsformation
process”, M
precipitation 1.
Met Sci He
nt status a
ichnikov V d steels“, M
s in the Fe
Met Sci He
n in salt-ba eat
nd
A Met
-N
eat
En el
comp
difusió
Fe N3 super2.1 In
La for
dos re
de nit
proce
metál
a la q
Cinética d
l presente
uestos
Feón emplea
/zona de rficie del acntroducción
rmación de
eacciones
ruro de hie
eso difusivo
ica. Finalm
ue se realic
de crecimie
Capítulo s
3
e N sobre
la ecuació
difusión, c
ero obedec
n
e nitruros d
principales
rro en la su
o en el cua
mente el esp
ce el proce
CAP
ento de ca
se describe
la superfi
ón de balan
consideran
ce la Ley de
de hierro du
. La primer
uperficie de
al inicia el
pesor de la
so y del tie
u=k
ITULO
pas nitrura
e la cinétic
cie de un
nce de ma
do que el
e crecimien
urante el p
ra ocurre c
el substrato
crecimient
capa obte
mpo de tra
1 12 2
0
t -t T
O 2
adas en un
ca de crec
acero AIS
asa en la in
crecimien
nto parabóli
(
proceso de
con la nucle
, posteriorm
to de la ca
enida depen
tamiento.
2n acero AIS
cimiento de
SI 4140. E
nterface de
to del nitr
ico.
(2.1)
nitruración
eación de l
mente se lle
apa sobre
nderá de la
SI 4140
e la zona d
El modelo d
e crecimien
uro sobre
n consiste e
as partícul
eva acabo
la superfic
a temperatu de
de
nto
la
en
as
un
cie
El mo átomo la ecu donde de di respe difusió Para de ma el coe 2.2 M El mo instan
3 Fe N 0 t T prime experodelo de d
os a través
uación (2.2)
e J es el f
fusión
mecto a una
ón es contr
el estado e
asa en la in
eficiente de
odelo de d
odelo de di
ntemente
T en el cu
eros nitruro
rimental de
ifusión part
de la supe
).
lujo de difu
2s , el tér
posición y
raria al grad
estacionari
nterface de
difusión de
difusión
fusión prop
tFe N3 =0 , p
ual se forma
s de hierro
e la existen
te de la pr
erficie de un
c J=-D (
x
usión
Atomrmino c
x
y tiempo, e
diente de co
o CFe N3 (x
t crecimient e nitrógeno puesto, par puesto que
a una pelíc
o. Este arg
ncia de un
rimera Ley
n material,
(x,t)
mos/area
x,t es el
el signo ne
oncentració
x) =0
se p
o
Fe N3
/suen la fase
rte de la su
e requiere
cula base, q
gumento, e
valor umb
de Fick, q
misma que
(2.2)
s , D se d gradiente
egativo indi
ón.
propone un
ubstrato, co
Fe N3
.uposición q
e de un p
que finaliza
es congrue
ral de con
que describ
e emplea la
denomina e
de conce
ca que la
na ecuación
on el objetiv
que la fase
periodo de
a con la apa
nte con la
centración
be el flujo d
a solución d
el coeficien
entración co
dirección d
n de balan
vo de evalu
no se form
e incubació
arición de l
