{"id":18515,"date":"2026-09-16T06:21:26","date_gmt":"2026-09-15T22:21:26","guid":{"rendered":"https:\/\/aobosteel.com\/?page_id=18515"},"modified":"2026-10-25T12:11:27","modified_gmt":"2026-10-25T04:11:27","slug":"tool-steel-nitriding-guide","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/aobosteel.com\/es\/tool-steel-nitriding-guide\/","title":{"rendered":"Tool Steel Nitriding Guide"},"content":{"rendered":"

Nitruraci\u00f3n de aceros para herramientas<\/h1>\n\n\n\n

La nitruraci\u00f3n a\u00f1ade una capa dura y resistente al desgaste a una herramienta terminada sin temple, por lo que la pieza conserva su tama\u00f1o y la tenacidad del n\u00facleo. Esta p\u00e1gina recopila lo que el tratamiento produce en los aceros para herramientas, la profundidad y dureza a las que normalmente se mantiene, la estructura de capas detr\u00e1s de la superficie y los puntos en el trabajo de matrices y moldes donde justifica su costo.<\/p>\n\n\n\n

Qu\u00e9 produce la nitruraci\u00f3n en un acero para herramientas<\/p>\n\n\n\n

Los valores siguientes son el rango de trabajo para los aceros para herramientas de la serie H y comparables. Una capa m\u00e1s profunda no es mejor en matricer\u00eda, porque el mismo nitr\u00f3geno que eleva la dureza tambi\u00e9n eleva la fragilidad de la capa.<\/p>\n\n\n\n

Art\u00edculo<\/th>Valor<\/th>Qu\u00e9 significa en la pr\u00e1ctica<\/th><\/tr><\/thead>
Valores t\u00edpicos para aceros para herramientas<\/td><\/tr>
Profundidad de nitruraci\u00f3n<\/td>0,1\u20130,2 mm<\/td>La capa endurecida que soporta el desgaste. Profundidades de 0,5\u20131,0 mm indican cementaci\u00f3n y son un error com\u00fan al copiar objetivos de ese proceso.<\/td><\/tr>
dureza superficial<\/td>1000\u20131200 HV0.5<\/td>T\u00edpicamente alcanzada en aceros para herramientas de la serie H en nitruraci\u00f3n gaseosa. Superar los 1000 HV es f\u00e1cil para estos grados, y la dureza depende de cu\u00e1nto cromo y aluminio contenga el acero.<\/td><\/tr>
Temperatura del proceso<\/td>525\u2013545 \u00b0C<\/td>Por debajo del rango de revenido de la mayor\u00eda de los aceros para herramientas, por lo que la pieza se nitrura despu\u00e9s del temple y revenido finales, no antes.<\/td><\/tr>
Tiempo de proceso<\/td>4\u201310 h<\/td>El rango habitual en la pr\u00e1ctica. Los tratamientos m\u00e1s largos profundizan la capa y engrosan la capa compuesta en lugar de elevar la dureza superficial.<\/td><\/tr>
dureza del n\u00facleo<\/td>Sin cambios<\/td>El interior conserva la dureza y la tenacidad de la pieza revenida, por lo que el tratamiento es adecuado para utillaje terminado.<\/td><\/tr>
Mecanismo de endurecimiento<\/td>Nitruros de aleaci\u00f3n<\/td>El nitr\u00f3geno difunde y precipita nitruros de aleaci\u00f3n finos, siendo el cromo el principal formador en los aceros para herramientas, y el aluminio el m\u00e1s fuerte donde un grado se dise\u00f1a con \u00e9l.<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Fuente: Tool Steels, Properties and Performance (R. A. Mesquita, CRC Press), Secci\u00f3n 4.2.3 y las curvas de respuesta medidas en la Figura 4.11.<\/p>\n\n\n\n

La capa superficial y la zona endurecida<\/p>\n\n\n\n

La concentraci\u00f3n de nitr\u00f3geno en la superficie decide qu\u00e9 capa se forma. El mismo equipo ejecuta los tres rangos cambiando la atm\u00f3sfera, por lo que la capa es una elecci\u00f3n del proceso y no una propiedad del acero.<\/p>\n\n\n\n

Capa formada<\/th>Atm\u00f3sfera<\/th>Estructura<\/th>D\u00f3nde se utiliza<\/th><\/tr><\/thead>
Solo capa de difusi\u00f3n<\/td>1\u20135 % N2<\/td>Ninguna. La zona endurecida es un gradiente de nitruros precipitados en el acero.<\/td>Matricer\u00eda sensible a fisuras, como los moldes de fundici\u00f3n a presi\u00f3n, donde una piel fr\u00e1gil no es aceptable.<\/td><\/tr>
Capa compuesta, tipo \u03b3\u2032<\/td>15\u201330 % N2<\/td>Fe4N sobre la capa de difusi\u00f3n<\/td>Superficies de desgaste que pueden soportar una piel dura. La capa es m\u00e1s dura que la matriz pero menos fr\u00e1gil que la de tipo \u03b5.<\/td><\/tr>
Capa compuesta, tipo \u03b5<\/td>60\u201370 % N2 con 1\u20133 % de metano<\/td>Fe2-3N sobre la capa de difusi\u00f3n<\/td>M\u00e1xima dureza superficial, con la mayor fragilidad. Normalmente se evita en piezas que sufren agrietamiento o impacto.<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Fuente: Tool Steels, Properties and Performance (R. A. Mesquita, CRC Press), Figura 4.12, adaptada all\u00ed del ASM Handbook sobre tratamiento t\u00e9rmico. La capa compuesta se llama capa blanca en el taller porque permanece brillante bajo el microscopio y resiste el ataque habitual.<\/p>\n\n\n\n

Las dos capas no aparecen a la vez, y el orden en que se forman determina con cu\u00e1l debe lidiar la operaci\u00f3n de acabado.<\/p>\n\n\n\n

\"Formation
Fig. 8.9. Formaci\u00f3n de la zona compuesta. El nitr\u00f3geno de la atm\u00f3sfera forma primero nitruro gamma prima en la superficie del acero, y la capa de nitruro \u00e9psilon crece sobre ella a medida que contin\u00faa el suministro de nitr\u00f3geno. El ejemplo es un acero de nitruraci\u00f3n simple; la secuencia de capas es la misma en los aceros para herramientas con cromo, donde el mismo ciclo produce una capa m\u00e1s delgada. Fuente: D. Pye, Nitriding Techniques, Ferritic Nitrocarburizing, and Austenitic Nitrocarburizing Techniques and Methods, en Steel Heat Treatment: Metallurgy and Technologies (G.E. Totten, ed.), CRC Press, 2006, Fig. 8.9.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Por qu\u00e9 la capa blanca tiene mala fama<\/h3>\n\n\n\n

La capa compuesta es una piel cer\u00e1mica sobre una pieza de acero, y es muy dura y muy fr\u00e1gil. Bien utilizada, es la mayor dureza que el tratamiento puede producir. Mal utilizada, puede causar fisuras que terminan la vida de una matriz. La fuente muestra ambos resultados en H13, primero solo una capa de difusi\u00f3n, luego un caso donde una capa blanca gruesa y precipitados de carbonitruro a lo largo de los l\u00edmites de grano se convirtieron en trayectorias de fisura, con las fisuras viajando a trav\u00e9s de la l\u00ednea compuesta en lugar de alrededor de ella.<\/p>\n\n\n\n

De ello se derivan dos reglas de taller. En piezas sometidas a impacto o ciclos t\u00e9rmicos, mantenga la capa delgada o supr\u00edmala; para un acero nitrurado\u00a0matriz de forja<\/a>, la fuente fija el l\u00edmite pr\u00e1ctico en 0,25 mm de capa, por debajo del cual las fisuras siguen siendo raras. En piezas que solo deslizan, una capa compuesta controlada aporta la mayor resistencia al desgaste con la menor profundidad de capa.<\/p>\n\n\n\n

C\u00f3mo se ve la capa medida<\/p>\n\n\n\n

En las curvas de respuesta publicadas con los datos, la nitruraci\u00f3n gaseosa a 530 \u00b0C durante 36 horas lleva un acero H11 modificado a unos 1200 HV0.5 en la superficie, mantiene cerca de ese valor durante los primeros 0,1 mm y luego desciende a los 600 a 650 HV0.5 del n\u00facleo revenido hacia los 0,3 mm. Un ciclo m\u00e1s corto de 525 \u00b0C seguido de 545 \u00b0C durante 10 horas alcanza un nivel superficial similar de unos 1100 a 1200 HV0.5 en H13, H11 y un H10 modificado, volviendo igualmente a la dureza del n\u00facleo dentro de unos 0,3 mm.<\/p>\n\n\n\n

Fuente: Tool Steels, Properties and Performance (R. A. Mesquita, CRC Press), Figura 4.11, curvas de respuesta a la nitruraci\u00f3n gaseosa para H11 modificado (X38CrMoV5-1), H13 (X40CrMoV5-1) y un H10 modificado (X50CrMoV5-3). Los valores se leen de las curvas publicadas en la superficie y en profundidad.<\/p>\n\n\n\n

Lectura de las curvas<\/h3>\n\n\n\n

La profundidad de capa en el perfil de dureza y la profundidad de nitruraci\u00f3n nominal citada en la literatura se miden de forma diferente. El perfil anterior describe un ciclo largo de 36 horas, y su profundidad endurecida \u00fatil va m\u00e1s all\u00e1 de los 0,1 a 0,2 mm que la fuente cita como objetivo t\u00edpico para aceros para herramientas. Cualquiera sea el n\u00famero que cite, mida la capa en la pieza o en una probeta que haya visto el mismo ciclo, porque la carga del horno, el flujo de gas y el estado de la superficie modifican el resultado.<\/p>\n\n\n\n

Los perfiles de dureza publicados para cuatro aceros de nitruraci\u00f3n muestran la forma que produce el ciclo anterior.<\/p>\n\n\n\n

\"Hardness
Fig. 7.50. Gradientes de dureza de aceros nitrurados: 41CrS4, 31CrMoV9, 15CrMoV59 y el grado para trabajo en caliente 40CrMoV51 (1.2344, directamente comparable con H13), representados como HV0.5 frente a la distancia desde la superficie. El material m\u00e1s duro se sit\u00faa en las primeras d\u00e9cimas de mil\u00edmetro, y el perfil desciende a la dureza del n\u00facleo revenido m\u00e1s adentro, que es la profundidad de capa que importa en servicio y no la profundidad de nitruraci\u00f3n nominal. Fuente: J. Grosch, Heat Treatment with Gaseous Atmospheres, en Steel Heat Treatment: Metallurgy and Technologies (G.E. Totten, ed.), CRC Press, 2006, Fig. 7.50.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Gas, plasma y sal<\/h2>\n\n\n\n

La nitruraci\u00f3n gaseosa aporta nitr\u00f3geno desde una atm\u00f3sfera de amon\u00edaco disociado y es el proceso del que provienen mayoritariamente los datos publicados para aceros para herramientas. La nitruraci\u00f3n por plasma genera nitr\u00f3geno en un gas ionizado, lo que da un control m\u00e1s fino de la capa y permite al taller proteger zonas que deben permanecer blandas. La nitruraci\u00f3n en ba\u00f1o de sales l\u00edquidas est\u00e1 desapareciendo por razones ambientales. La estructura de capas detr\u00e1s de las tres es la misma, por lo que la elecci\u00f3n se reduce a equipo, control y costo, y no a un resultado diferente.<\/p>\n\n\n\n

Nitruraci\u00f3n despu\u00e9s del temple y revenido, nunca antes<\/h2>\n\n\n\n

El tratamiento se realiza a una temperatura inferior a la del revenido, por lo que no puede endurecer el acero por s\u00ed mismo. Se aplica a una pieza que ya est\u00e1 en su dureza final, que es tambi\u00e9n la raz\u00f3n por la que la pieza conserva su tama\u00f1o durante el proceso. Una pieza que llega al horno de nitruraci\u00f3n con un n\u00facleo blando vuelve con una piel dura sobre un n\u00facleo blando, y el primer contacto bajo carga lo descubre.<\/p>\n\n\n\n

La nitruraci\u00f3n no es cementaci\u00f3n<\/h2>\n\n\n\n

La cementaci\u00f3n se realiza cerca de 900 a 1000 \u00b0C, difunde carbono para una capa r\u00e1pida y profunda, y depende de un temple posterior para endurecer la superficie por martensita. Su l\u00edmite es la dureza de la martensita, alrededor de 900 HV, y la capa puede ablandarse de nuevo durante revenidos posteriores. La nitruraci\u00f3n se realiza cerca de 540 \u00b0C sobre la pieza terminada, endurece por precipitaci\u00f3n de nitruros en lugar de por temple, y supera los 1000 HV sin un segundo tratamiento t\u00e9rmico. Los objetivos de profundidad de capa no son transferibles entre ambos procesos.<\/p>\n\n\n\n

El aluminio en el grado responde al horno de nitruraci\u00f3n<\/h2>\n\n\n\n

La dureza de una capa nitrurada proviene de los elementos de aleaci\u00f3n que forman los nitruros, y el aluminio forma los m\u00e1s fuertes. Los grados que contienen aluminio como adici\u00f3n deliberada, como algunos aceros para moldes de extrusi\u00f3n y de endurecimiento por precipitaci\u00f3n, alcanzan una capa mucho m\u00e1s dura que un acero para trabajo en caliente simple con 5 % Cr bajo el mismo ciclo. Cuando un plano especifica una dureza nitrurada superior al rango habitual para H13<\/a> o H11<\/a>, el grado en s\u00ed suele ser la palanca, no el horno.<\/p>\n\n\n\n

El potencial de nitruraci\u00f3n y la temperatura determinan qu\u00e9 nitruro se forma en la capa compuesta, y el diagrama de Lehrer lo representa.<\/p>\n\n\n\n

\"Lehrer
Fig. 7.56. El diagrama de Lehrer: potencial de nitruraci\u00f3n frente a temperatura. Por encima de la curva superior la capa compuesta es nitruro \u00e9psilon, entre las dos curvas es gamma prima, y por debajo de la curva inferior no se forma ninguna capa compuesta y el caso es solo una zona de difusi\u00f3n. Este es el mapa est\u00e1ndar para ajustar una atm\u00f3sfera de nitruraci\u00f3n gaseosa; los l\u00edmites se desplazan ligeramente con el contenido de aleaci\u00f3n, por lo que el diagrama se lee junto con una probeta de ensayo. Fuente: J. Grosch, Heat Treatment with Gaseous Atmospheres, en Steel Heat Treatment: Metallurgy and Technologies (G.E. Totten, ed.), CRC Press, 2006, Fig. 7.56.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

El sistema hierro-nitr\u00f3geno detr\u00e1s de esas capas es estrecho, y por eso la nitruraci\u00f3n se realiza a esa temperatura.<\/p>\n\n\n\n

\"Iron-nitrogen
Fig. 8.18. Diagrama de equilibrio hierro-nitr\u00f3geno, con los campos alfa, gamma prima, \u00e9psilon y gamma marcados. La solubilidad del nitr\u00f3geno en la ferrita es una fracci\u00f3n de un porcentaje y cae a casi nada a temperatura ambiente, y el eutectoide de este sistema se sit\u00faa a 590 \u00b0C. Ese l\u00edmite es la raz\u00f3n por la que el rango pr\u00e1ctico de nitruraci\u00f3n termina en unos 570 \u00b0C: por encima, el tratamiento ya no es un proceso de difusi\u00f3n ferr\u00edtica. Fuente: D. Pye, Nitriding Techniques, Ferritic Nitrocarburizing, and Austenitic Nitrocarburizing Techniques and Methods, en Steel Heat Treatment: Metallurgy and Technologies (G.E. Totten, ed.), CRC Press, 2006, Fig. 8.18.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

La nitruraci\u00f3n por plasma realiza la misma funci\u00f3n mediante una descarga luminiscente en lugar de amon\u00edaco solo.<\/p>\n\n\n\n

\"The
Fig. 8.19. El mecanismo de nitruraci\u00f3n i\u00f3nica. Los iones de nitr\u00f3geno e hidr\u00f3geno se aceleran a trav\u00e9s de la ca\u00edda cat\u00f3dica e inciden sobre la pieza, cediendo nitr\u00f3geno que se difunde en la superficie; el hierro pulverizado desde la pieza se recombina con el nitr\u00f3geno en el plasma y regresa a ella. Las fases epsilon y gamma-prime se forman en la misma secuencia que en la nitruraci\u00f3n gaseosa. La figura se atribuye en la fuente al ASM Handbook, Volume 4. Fuente: D. Pye, Nitriding Techniques, Ferritic Nitrocarburizing, and Austenitic Nitrocarburizing Techniques and Methods, en Steel Heat Treatment: Metallurgy and Technologies (G.E. Totten, ed.), CRC Press, 2006, Fig. 8.19.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

D\u00f3nde se amortiza por s\u00ed solo<\/h3>\n\n\n\n

La forja en caliente es donde m\u00e1s se aplica la nitruraci\u00f3n, porque la superficie de la matriz soporta carga y abrasi\u00f3n por encima de 500 \u00b0C y la dureza superficial es el factor decisivo. La extrusi\u00f3n en caliente le sigue, y los grados tratados con aluminio mencionados arriba se desarrollaron para ello, junto con el ESR H13 utilizado en extrusi\u00f3n<\/a> trabajo. La fundici\u00f3n a presi\u00f3n es el caso delicado, porque el ciclado t\u00e9rmico agrieta r\u00e1pidamente una capa fr\u00e1gil, por lo que la capa compuesta se mantiene delgada. En moldes de pl\u00e1stico el tratamiento es la forma habitual de proteger una cavidad endurecida Molde de pl\u00e1stico de acero<\/a> contra el desgaste y de mantener el acabado pulido, y es una de las razones por las que un H13 refinado por ESR por encima de 50 HRC es popular para lentes y otros trabajos que dejan el molde brillante. El lado del pulido y texturizado de ese trabajo, incluidos los defectos que cambia una superficie nitrurada, se trata en la gu\u00eda de pulido y texturizado de acero para moldes<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

La secuencia de tratamiento t\u00e9rmico en torno al horno est\u00e1 en el Tabla de endurecimiento y revenido<\/a>, y c\u00f3mo se comporta una capa nitrurada a temperatura junto con la dureza base del grado est\u00e1 en el gr\u00e1fico de dureza en caliente<\/a>. Los otros tratamientos superficiales que compiten con \u00e9l, incluidos el recubrimiento PVD y el cromo duro, se comparan en la gu\u00eda de tratamientos superficiales<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

Confirmar antes de cotizar<\/h3>\n\n\n\n

La profundidad de capa, la dureza y la estructura de capas son solo para referencia general. Los resultados reales var\u00edan seg\u00fan el grado, el horno, la mezcla de gases y la geometr\u00eda de la pieza. Confirme el proceso con su tratador t\u00e9rmico y los datos del grado con la acer\u00eda antes de la producci\u00f3n. Aobo Steel suministra acero para herramientas en condici\u00f3n recocida o preendurecida, y la nitruraci\u00f3n sigue siendo un servicio realizado sobre la herramienta terminada.<\/p>\n\n\n\n