La carbonitruración es un proceso de endurecimiento de superficies metalúrgicas que se utiliza para mejorar la resistencia al desgaste de las piezas metálicas. Similar en esencia a los procesos de carburación de gas convencionales, la carbonitruración presenta la inclusión de un componente de nitrógeno en forma de amoníaco. Debido a los tiempos de ciclo más cortos y las temperaturas más bajas involucradas, el proceso es más económico que la carburación, lo que lo convierte en un proceso más deseable para piezas de bajo costo producidas en masa. El proceso también presenta beneficios adicionales, como una mayor resistencia a la distorsión por enfriamiento. Se utiliza para cementar piezas como dientes de engranajes, cojinetes y herramientas de varios valores de dureza superficial y espesores promedio de caja.
El endurecimiento de superficies o piezas metálicas es uno de los métodos más antiguos y eficaces para aumentar su resistencia al desgaste. El proceso crea una capa delgada, o caja, de material más duro y resistente al desgaste en la superficie de la pieza, mientras que la estructura interna permanece maleable y resistente. La carburación es la forma más antigua de endurecimiento de la caja e implica calentar la pieza en presencia de un material rico en carbono. El carbono impregna la superficie de la pieza durante este proceso, creando así una capa superficial muy dura cuando se enfría o enfría rápidamente. La carbonitruración es similar a la carburación con la excepción de la adición de amoníaco a la fuente de carbono, temperaturas de proceso más bajas y tiempos de ciclo más cortos.
Durante el proceso, se introduce amoníaco junto con el material de carbono como fuente de nitrógeno. La inclusión de nitrógeno permite que se utilicen ciclos de exposición al calor más cortos y temperaturas de proceso más bajas. La temperatura promedio de un proceso de carburación convencional es de 950 ° F a 3100 ° F (510 ° C a 1700 ° C) con temperaturas de carbonitruración que varían de 1560 ° F a 2820 ° F (850 ° C a 1550 ° C). Estos factores representan un ahorro significativo en los costos de producción, lo que lo convierte en un proceso de cementación ideal para piezas de gran volumen y bajo costo. El proceso también presenta los beneficios de menores tasas de distorsión por enfriamiento, mayor resistencia a la fatiga del metal y mayor resistencia al impacto.
Los valores de dureza de la superficie posibles con el proceso de carbonitruración varían de 55 a 62 HRC, y se pueden alcanzar espesores de caja promedio de 0.003 a 0.02 pulgadas (0.07 a 0.5 mm). En los casos en que se requieren características de superficie de combinación especializadas, la pieza puede carburarse inicialmente a profundidades de 0.1 pulgadas (2.5 mm) y luego exponerse a carbonitruración. Estos procesos de endurecimiento de compuestos tienen la ventaja de ofrecer áreas cementadas más profundas y duraderas con la mayor resistencia al impacto y resistencia a la fatiga del proceso de carbonitruración. Las piezas que comúnmente se endurecen por cementación mediante carbonitruración incluyen sujetadores, pasadores de bloqueo, dientes de engranajes, cojinetes, ejes, levas y herramientas.