Nitrocarburación ferrítica

La nitrocarburación ferrítica o FNC , también conocida por los nombres comerciales "Tenifer", "Tufftride", Melonite y "Arcor", ^{[ Nota 1 ] [ 1 ]} es una gama de procesos de endurecimiento superficial patentados que difunden nitrógeno y carbono en metales ferrosos a temperaturas subcríticas durante un baño de sales. Otros métodos de nitrocarburación ferrítica incluyen procesos gaseosos como Nitrotec y procesos iónicos (de plasma). La temperatura de procesamiento varía de 525 °C (977 °F) a 625 °C (1157 °F) , pero generalmente ocurre a 565 °C (1049 °F) . El acero y otras aleaciones ferrosas permanecen en la región de la fase ferrítica a esta temperatura. Esto permite un mejor control de la estabilidad dimensional que no estaría presente en los procesos de endurecimiento superficial que ocurren cuando la aleación pasa a la fase austenítica . ^{[ 2 ]} Existen cuatro clases principales de nitrocarburación ferrítica: gaseosa , baño de sales , iónica o de plasma y lecho fluidizado . ^{[ 3 ]}      

El proceso mejora tres aspectos principales de la integridad superficial : resistencia al desgaste, propiedades de fatiga y resistencia a la corrosión . Tiene la ventaja de inducir poca distorsión de la forma durante el proceso de endurecimiento. Esto se debe a la baja temperatura de procesamiento, que reduce los choques térmicos y evita las transiciones de fase en el acero. ^{[ 4 ]}

Los primeros métodos de nitrocarburación ferrítica se realizaron a bajas temperaturas, alrededor de 550 °C (1022 °F) , en un baño de sal líquida. La primera empresa en comercializar con éxito el proceso fue Imperial Chemical Industries en Gran Bretaña . ICI denominó a su proceso "el cassel" debido a la planta donde se desarrolló ^{[ 5 ] [ 6 ]} o tratamiento "Sulfinuz" porque contenía azufre en el baño de sal. Si bien el proceso tuvo mucho éxito con husillos y herramientas de corte de alta velocidad , hubo problemas para limpiar la solución porque no era muy soluble en agua . ^{[ 7 ]}  

Debido a los problemas de limpieza, Lucas Industries comenzó a experimentar con formas gaseosas de nitrocarburación ferrítica a finales de la década de 1950. La empresa solicitó una patente en 1961. Producía un acabado superficial similar al del proceso Sulfinuz, excepto por la formación de sulfuros. La atmósfera se compone de amoníaco , gases de hidrocarburos y una pequeña cantidad de otros gases que contienen carbono. ^{[ 8 ]}

Esta innovación impulsó el desarrollo de un proceso de baño de sales más respetuoso con el medio ambiente por parte de la empresa alemana Degussa tras adquirir las patentes de ICI. ^{[ 9 ]} Su proceso es ampliamente conocido como el proceso Tufftride o Tenifer. Posteriormente, a principios de la década de 1980, se inventó el proceso de nitruración iónica. Este proceso presentaba tiempos de ciclo más rápidos, requería menos limpieza y preparación, formaba capas más profundas y permitía un mejor control del proceso. ^{[ 10 ]}

A pesar de su nombre, el proceso es una forma modificada de nitruración y no de carburación . El atributo común de esta clase de procesos es la introducción de nitrógeno y carbono en el estado ferrítico del material. Los procesos se dividen en cuatro clases principales: gaseoso , baño de sales , iónico o de plasma , o lecho fluidizado . El nombre comercial y los procesos patentados pueden variar ligeramente de la descripción general, pero todos son una forma de nitrocarburación ferrítica. ^{[ 11 ]}

Estos procesos se utilizan con mayor frecuencia en aceros de bajo contenido de carbono y baja aleación. Sin embargo, también se emplean en aceros de contenido medio y alto de carbono. Entre las aplicaciones típicas se incluyen husillos , levas , engranajes , matrices , vástagos de pistones hidráulicos y componentes de metalurgia de polvos . ^{[ 27 ]}

Una de las primeras aplicaciones del proceso de endurecimiento para motores de automóviles de producción en masa fue la de Kaiser -Jeep para el cigüeñal del motor Jeep Tornado de 1962. ^{[ 28 ]} Esta fue una de las muchas innovaciones en el motor de seis cilindros OHC. El cigüeñal se fortaleció mediante Tufftriding en un baño de sal único durante dos horas a 1025 °F (552 °C) que, según Kaiser-Jeep, aumentó la vida útil del motor en un 50 % y también endureció las superficies de los muñones lo suficiente como para ser compatibles con cojinetes de motor trimetálicos de alta resistencia. ^{[ 29 ]}  

Glock Ges.mbH , un fabricante austriaco de armas de fuego, utilizó el proceso Tenifer hasta 2010 para proteger los cañones y correderas de las pistolas que fabrica. El acabado de una pistola Glock es el tercer y último proceso de endurecimiento. Tiene un espesor de 0,05 mm (0,0020 pulg.) y produce una dureza Rockwell C de 64 mediante un baño de nitruro a 500 °C (932 °F) . ^{[ 30 ]} El acabado mate final, sin reflejos, cumple o supera las especificaciones del acero inoxidable , es un 85 % más resistente a la corrosión que un acabado de cromo duro y es un 99,9 % resistente a la corrosión por agua salada. ^{[ 31 ]} Después del proceso Tenifer, se aplica un acabado Parkerizado negro y la corredera queda protegida incluso si el acabado se desgastara. En 2010, Glock cambió a un proceso de nitrocarburación ferrítica gaseosa. ^{[ 32 ]} Además de Glock, otros fabricantes de pistolas y otras armas de fuego, incluidos Smith & Wesson y HS Produkt , también utilizan la nitrocarburación ferrítica para el acabado de piezas como cañones y correderas, pero la denominan acabado Melonite. Heckler & Koch utiliza un proceso de nitrocarburación al que se refieren como Hostile Environment. El fabricante de pistolas Caracal International , con sede en los Emiratos Árabes Unidos, utiliza la nitrocarburación ferrítica para el acabado de piezas como cañones y correderas con el proceso de postoxidación basado en plasma (PlasOx). Grand Power , un productor de armas de fuego eslovaco, también utiliza un tratamiento de temple, pulido y temple (QPQ) para endurecer las piezas metálicas de sus pistolas K100. ^{[ 33 ]}