¿Cuál es la profundidad de penetración correcta de un tratamiento térmico superficial? 

En general, durante el tratamiento térmico superficial, la profundidad de penetración del tratamiento en las capas superficiales de los metales se sitúa entre 0,3 y 1 mm. 
Aunque sea posible superar estos valores con ciertos tipos de tratamientos superficiales, la profundidad de penetración seguirá limitada a la capa superficial.
De hecho, las características de la pieza final (dureza, resistencia al desgaste, a la corrosión, a la fricción, etc.) dependen no solo de la profundidad de penetración, sino también de su uniformidad (distribución homogénea en todas las superficies de la pieza). Esto puede variar en función del tratamiento termoquímico elegido. 

El tratamiento se elige en función de varios parámetros, entre ellos:

• el tipo de material a tratar (tipo de aleación metálica, contenido en carbono del acero, presencia de otros elementos de aleación, etc.), 
• la dureza requerida, 
• la uniformidad y la profundidad de penetración del tratamiento (en general, la nitruración proporciona capas más duras, pero menos profundas, que la cementación), 
• el tiempo de mantenimiento de la temperatura (la cementación es más rápida que la nitruración),
• la forma y el tamaño de las piezas.
   

Tratamientos termoquímicos: cementación atmosférica 

La cementación es un proceso cuyo objetivo es enriquecer una aleación férrica (acero) con carbono, calentándola a una temperatura elevada (900 °C), en una atmósfera rica en carbono que normalmente se genera al craquear un hidrocarburo (por ejemplo, metanol) en el horno. A continuación, los átomos de carbono se transfieren a las piezas y se difunden a través de la capa superficial del metal. El tratamiento va seguido de un temple. Una vez terminado este trabajo, el metal es más duro en la superficie que en el núcleo. La profundidad de penetración suele ser de entre 0,5 y 1 mm. 

Tratamientos termoquímicos: nitruración

La nitruración es un proceso lento (entre varias horas y un día entero) cuyo objetivo es aumentar considerablemente la dureza superficial de un acero calentándolo en el horno a una temperatura intermedia (ligeramente superior a 500 °C), en una atmósfera rica en átomos de nitrógeno (N₂) mediante la descomposición del amoníaco (NH₃).
Estas condiciones favorecen la difusión de los átomos de nitrógeno en las capas superficiales del metal, donde reaccionan con los átomos de hierro para crear nitruros. La pieza metálica se somete a un endurecimiento superficial uniforme con una profundidad de penetración de entre 0,3 y 0,5 mm, por lo que presenta una resistencia a la corrosión muy elevada.

Hay que tener en cuenta que después de un tratamiento de nitruración no es necesario el temple.
En comparación con la cementación, la nitruración es un proceso mucho más lento, lo que significa que la capa nitrurada tiene una menor resistencia a la tensión mecánica y una menor tolerancia a la deformación plástica.

Tratamientos termoquímicos: mezcla de N + C 

Estos tratamientos son soluciones mixtas que combinan ambos tipos de tratamientos termoquímicos descritos anteriormente, con el fin de obtener piezas con mejores propiedades mecánicas y químicas y protección contra la corrosión.

La nitrocarburación es una modificación del proceso de nitruración (es decir, a una temperatura más baja) mediante la introducción de dos elementos reactivos N y C procedentes del CO₂ o CH₄/C₃H₈, ya que la temperatura del proceso de aproximadamente 500 °C no es suficiente para craquear el metanol. 
El endurecimiento superficial es ligeramente inferior al de la nitruración, pero es más rápido y puede aplicarse a aceros más baratos y de menor aleación. 

La carbonitruración es una modificación del proceso de cementación añadiendo amoníaco como elemento reactivo para obtener elementos N. Este tratamiento genera una mayor dureza de la superficie del acero y resistencia al desgaste.