Nick Connor

La cementita (Fe₃C) es un compuesto metaestable y, en algunas circunstancias, puede disociarse o descomponerse para formar α-ferrita y grafito, según la reacción:

Fe₃C → 3Fe (α) + C (grafito)

El tiempo de descomposición es largo y llevará mucho más tiempo que la vida útil de la aplicación a temperatura ambiente. Algunos otros factores (altas temperaturas y adición de ciertos elementos de aleación, por ejemplo) pueden afectar esta descomposición ya que promueven la formación de grafito.

La cementita en su forma pura es una cerámica y es dura y quebradiza, lo que la hace adecuada para el refuerzo de aceros. Sus propiedades mecánicas están en función de su microestructura, que depende de cómo se mezcle con la ferrita.

En el sistema hierro-carbono (es decir, aceros al carbono y fundiciones) es un componente común porque la ferrita puede contener como máximo un 0,02% en peso de carbono no combinado. Por lo tanto, en los aceros al carbono y los hierros colados que se enfrían lentamente, una parte del carbono se encuentra en forma de cementita.

La cementita se forma directamente de la masa fundida en el caso de la fundición blanca . Con un contenido de silicio más bajo (que contiene menos de 1.0% en peso de agente de grafitación de Si) y una velocidad de enfriamiento más rápida, el carbón en el hierro fundido precipita fuera de la masa fundida como la fase metaestable de cementita, Fe₃C , en lugar de grafito. El producto de esta solidificación se conoce como hierro fundido blanco (también conocido como hierros refrigerados).

En el acero al carbono , la cementita se precipita de la austenita a medida que la austenita se transforma en ferrita al enfriarse lentamente, o de la martensita durante el revenido. Una mezcla íntima con ferrita, el otro producto de la austenita, forma una estructura laminar llamada perlita.

En los hierros fundidos, la formación de grafito es favorecida por la presencia de silicio en concentraciones superiores a aproximadamente el 1% en peso. Además, las velocidades de enfriamiento más lentas durante la solidificación favorecen la grafitización (la formación de grafito).

Otras Fases Comunes en Aceros y Hierros

El tratamiento térmico de aceros requiere una comprensión tanto de las fases de equilibrio como de las fases metaestables que ocurren durante el calentamiento y / o enfriamiento. Para los aceros, las fases de equilibrio estable incluyen:

• Ferrita . La ferrita o α-ferrita es una fase de estructura cúbica de hierro centrada en el cuerpo que existe por debajo de temperaturas de 912°C para bajas concentraciones de carbono en el hierro. La α-ferrita solo puede disolver hasta un 0,02 por ciento de carbono a 727°C. Esto se debe a la configuración de la red de hierro que forma una estructura cristalina BCC. La fase principal del acero con bajo contenido de carbono o acero dulce y la mayoría de los hierros fundidos a temperatura ambiente es el α-Fe ferromagnético.
• Austenita . La austenita, también conocida como hierro en fase gamma (γ-Fe), es una fase de estructura cúbica de hierro no magnética centrada en la cara. La austenita en las aleaciones de hierro y carbono generalmente solo está presente por encima de la temperatura eutectoide crítica (723°C) y por debajo de 1500°C, dependiendo del contenido de carbono. Sin embargo, puede conservarse a temperatura ambiente mediante la adición de aleaciones como níquel o manganeso. El carbono juega un papel importante en el tratamiento térmico, ya que amplía el rango de temperatura de estabilidad de la austenita. Un mayor contenido de carbono reduce la temperatura necesaria para austenitizar el acero, de modo que los átomos de hierro se reorganizan para formar una estructura de celosía fcc. La austenita está presente en el tipo de acero inoxidable más utilizado, que es muy conocido por su resistencia a la corrosión.
• Grafito . Agregar una pequeña cantidad de carbono no metálico al hierro cambia su gran  ductilidad  por una mayor  resistencia .
• Cementita . La cementita (Fe₃C) es un compuesto metaestable y, en algunas circunstancias, puede disociarse o descomponerse para formar α-ferrita y grafito, según la reacción: Fe₃C → 3Fe (α) + C (grafito). La cementita en su forma pura es una cerámica y es dura y quebradiza, lo que la hace adecuada para el refuerzo de aceros. Sus propiedades mecánicas están en función de su microestructura, que depende de cómo se mezcle con la ferrita.

Las fases metaestables son:

• Pearlita . En metalurgia, la perlita es una estructura metálica en capas de dos fases, que se componen de capas alternas de ferrita (87,5% en peso) y cementita (12,5% en peso) que se encuentra en algunos aceros y fundiciones. Se llama así por su parecido con el nácar.
• Martensita . La martensita es una estructura metaestable muy dura con una estructura cristalina tetragonal centrada en el cuerpo (BCT). La martensita se forma en los aceros cuando la velocidad de enfriamiento de la austenita es tan alta que los átomos de carbono no tienen tiempo para difundirse fuera de la estructura cristalina en cantidades suficientemente grandes para formar cementita (Fe₃C).
• Bainita . La bainita es una microestructura en forma de placa que se forma en los aceros a partir de la austenita cuando las velocidades de enfriamiento no son lo
  suficientementerápidaspara producir martensita, pero aún lo son lo suficiente para que el carbono no tenga tiempo suficiente para difundirse y formar perlita. Los aceros bainíticos son generalmente más fuertes y duros que los aceros perlíticos; sin embargo, exhiben una combinación deseable de resistencia y ductilidad.

Vea arriba:
Diagrama de fase [/lgc_column ]

La martensita es una estructura metaestable muy dura con una estructura cristalina tetragonal centrada en el cuerpo (BCT). La martensita se forma en los aceros cuando la velocidad de enfriamiento de la austenita es tan alta que los átomos de carbono no tienen tiempo para difundirse fuera de la estructura cristalina en cantidades suficientemente grandes para formar cementita (Fe₃C). Por tanto, es producto de una transformación sin difusión . Cualquier difusión da como resultado la formación de fases de ferrita y cementita. Lleva el nombre del metalúrgico alemán Adolf Martens (1850-1914).

Martensita templada

La capacidad relativa de una aleación ferrosa para formar martensita se denomina templabilidad. La templabilidad se mide comúnmente como la distancia debajo de una superficie templada a la que el metal exhibe una dureza específica de 50 HRC, por ejemplo, o un porcentaje específico de martensita en la microestructura. La dureza más alta de un acero perlítico es de 43 HRC, mientras que la martensita puede alcanzar 72 HRC. Martensita frescaes muy frágil si el contenido de carbono es superior a aproximadamente 0,2 a 0,3%. Es tan frágil que no se puede utilizar para la mayoría de las aplicaciones. Esta fragilidad se puede eliminar (con cierta pérdida de dureza) si el acero templado se calienta ligeramente en un proceso conocido como templado. El revenido se logra calentando un acero martensítico a una temperatura por debajo del eutectoide durante un período de tiempo específico (por ejemplo, entre 250°C y 650°C).

Este tratamiento térmico de templado permite, mediante procesos de difusión, la formación de martensita templada, según la reacción:

martensita (BCT, monofásica) → martensita templada (fases ferrita + Fe₃C)

donde la martensita BCT monofásica, que está sobresaturada con carbono, se transforma en la martensita templada , compuesta por las fases estables de ferrita y cementita. Su microestructura es similar a la microestructura de la esferidita, pero en este caso la martensita templada contiene partículas de cementita extremadamente pequeñas y uniformemente dispersas incrustadas dentro de una matriz de ferrita continua. La martensita templada puede ser casi tan dura y fuerte como la martensita pero con una ductilidad y dureza sustancialmente mejoradas.

La máxima resistencia a la tracción del  acero inoxidable martensítico  : el grado 440C  es de 760 MPa.

Dureza 

La dureza Brinell del  acero inoxidable martensítico  – Grado 440C  es de aproximadamente 270 MPa.

Ver arriba:
Martensite

La bainita es una microestructura en forma de placa que se forma en los aceros a partir de la austenita cuando las velocidades de enfriamiento no son lo suficientemente rápidas para producir martensita, pero aún lo son lo suficiente para que el carbono no tenga tiempo suficiente para difundirse y formar perlita . Como la perlita, las fases constituyentes de la bainita son ferrita y cementita. Los procesos de difusión durante el enfriamiento están involucrados en su formación. Sin embargo, las formas de las fases son muy diferentes en perlita y bainita. La diferencia clave entre la perlita y la bainita es que la perlita contiene capas alternas de ferrita y cementita, mientras que la bainita tiene una microestructura en forma de placa.

Una estructura fina no laminar, la bainita comúnmente consiste en cementita y ferrita rica en dislocaciones. La gran densidad de dislocaciones en la ferrita presente en la bainita y el tamaño fino de las plaquetas de bainita hace que esta ferrita sea más dura de lo que sería normalmente. Los aceros bainíticos son generalmente más fuertes y duros que los aceros perlíticos; sin embargo, exhiben una combinación deseable de resistencia y ductilidad. La dureza de la bainita puede estar entre la de la perlita y la martensita sin templar en la misma dureza del acero.

La bainita fue descrita por primera vez por ES Davenport y Edgar Bain, de ahí el nombre bainita. A finales de la década de 1920, iniciaron el estudio de los aceros templados mediante un método llamado transformación isotérmica.

Austempering

Austempering es un tratamiento térmico que se utiliza para formar bainita pura , una microestructura de transición que se encuentra entre la perlita y la martensita. El templado consiste en enfriar rápidamente la pieza metálica desde la temperatura de austenización hasta aproximadamente 230 a 400°C, manteniéndola a una temperatura constante para permitir la transformación isotérmica. Para evitar la formación de perlita o martensita, el acero se enfría en un baño de sales o metales fundidos. Luego, el acero se mantiene a la temperatura de formación de la bainita, más allá del punto donde la temperatura alcanza un equilibrio, hasta que la bainita se forma completamente. A continuación, se retira el acero del baño y se deja enfriar al aire, sin que se forme perlita ni martensita. Dependiendo de la temperatura de mantenimiento, el templado puede producir bainita superior o inferior.

La bainita es una microestructura en forma de placa que se forma en los aceros a partir de la austenita cuando las velocidades de enfriamiento no son lo suficientemente rápidas para producir martensita, pero aún lo son lo suficiente para que el carbono no tenga tiempo suficiente para difundirse y formar perlita. La diferencia clave entre la perlita y la bainita es que la perlita contiene capas alternas de ferrita y cementita, mientras que la bainita tiene una microestructura en forma de placa.

Una estructura fina no laminar, la bainita consiste comúnmente en cementita y ferrita rica en dislocaciones. La gran densidad de dislocaciones en la ferrita presente en la bainita y el tamaño fino de las plaquetas de bainita hace que esta ferrita sea más dura de lo que sería normalmente. Los aceros bainíticos son generalmente más fuertes y duros que los aceros perlíticos; sin embargo, exhiben una resistencia superior al impacto. La dureza de la bainita puede estar entre la de la perlita y la martensita sin templar en la misma dureza del acero.

El templado templado se aplica a la mayoría de aceros de carbono medio y aceros aleados. Los aceros de baja aleación generalmente se limitan a secciones de 9,5 mm o más delgadas, mientras que los aceros más templables pueden ser austemperados en secciones de hasta 50 mm de espesor.

Otras Fases Comunes en Aceros y Hierros

El tratamiento térmico de aceros requiere una comprensión tanto de las fases de equilibrio como de las fases metaestables que ocurren durante el calentamiento y / o enfriamiento. Para los aceros, las fases de equilibrio estable incluyen:

• Ferrita . La ferrita o α-ferrita es una fase de estructura cúbica de hierro centrada en el cuerpo que existe por debajo de temperaturas de 912°C para bajas concentraciones de carbono en el hierro. La α-ferrita solo puede disolver hasta un 0,02 por ciento de carbono a 727°C. Esto se debe a la configuración de la red de hierro que forma una estructura cristalina BCC. La fase principal del acero con bajo contenido de carbono o acero dulce y la mayoría de los hierros fundidos a temperatura ambiente es el α-Fe ferromagnético.
• Austenita . La austenita, también conocida como hierro en fase gamma (γ-Fe), es una fase de estructura cúbica de hierro no magnética centrada en la cara. La austenita en las aleaciones de hierro y carbono generalmente solo está presente por encima de la temperatura eutectoide crítica (723°C) y por debajo de 1500°C, dependiendo del contenido de carbono. Sin embargo, puede conservarse a temperatura ambiente mediante la adición de aleaciones como níquel o manganeso. El carbono juega un papel importante en el tratamiento térmico, ya que amplía el rango de temperatura de estabilidad de la austenita. Un mayor contenido de carbono reduce la temperatura necesaria para austenitizar el acero, de modo que los átomos de hierro se reorganizan para formar una estructura de celosía fcc. La austenita está presente en el tipo de acero inoxidable más utilizado, que es muy conocido por su resistencia a la corrosión.
• Grafito . Agregar una pequeña cantidad de carbono no metálico al hierro cambia su gran  ductilidad  por una mayor  resistencia .
• Cementita . La cementita (Fe₃C) es un compuesto metaestable y, en algunas circunstancias, puede disociarse o descomponerse para formar α-ferrita y grafito, según la reacción: Fe₃C → 3Fe (α) + C (grafito). La cementita en su forma pura es una cerámica y es dura y quebradiza, lo que la hace adecuada para el refuerzo de aceros. Sus propiedades mecánicas están en función de su microestructura, que depende de cómo se mezcle con la ferrita.

Las fases metaestables son:

• Pearlita . En metalurgia, la perlita es una estructura metálica en capas de dos fases, que se componen de capas alternas de ferrita (87,5% en peso) y cementita (12,5% en peso) que se encuentra en algunos aceros y fundiciones. Se llama así por su parecido con el nácar.
• Martensita . La martensita es una estructura metaestable muy dura con una estructura cristalina tetragonal centrada en el cuerpo (BCT). La martensita se forma en los aceros cuando la velocidad de enfriamiento de la austenita es tan alta que los átomos de carbono no tienen tiempo para difundirse fuera de la estructura cristalina en cantidades suficientemente grandes para formar cementita (Fe₃C).
• Bainita . La bainita es una microestructura en forma de placa que se forma en los aceros a partir de la austenita cuando las velocidades de enfriamiento no son lo
  suficientementerápidaspara producir martensita, pero aún lo son lo suficiente para que el carbono no tenga tiempo suficiente para difundirse y formar perlita. Los aceros bainíticos son generalmente más fuertes y duros que los aceros perlíticos; sin embargo, exhiben una combinación deseable de resistencia y ductilidad.

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Diagrama de fase [/lgc_column ]

Endurecimiento de la superficie – Endurecimiento de la caja

El endurecimiento de la superficie o endurecimiento de la superficie es el proceso en el que se mejora la dureza de la superficie (carcasa) de un objeto, mientras que el núcleo interno del objeto permanece elástico y resistente. Después de este proceso , se mejoran la dureza de la superficie , la resistencia al desgaste y la vida útil a la fatiga. Esto se logra mediante varios procesos, como un proceso de carburación o nitruración mediante el cual un componente se expone a una atmósfera carbonosa o nitrogenada a temperatura elevada. Como se escribió, se influyen dos características principales del material:

• La dureza y la resistencia al desgaste se mejoran significativamente . En la ciencia de los materiales, la dureza es la capacidad de resistir la hendidura de la superficie (deformación plástica localizada) y el rayado . La dureza es probablemente la propiedad del material menos definida porque puede indicar resistencia al rayado, resistencia a la abrasión, resistencia a la indentación o incluso resistencia a la deformación o deformación plástica localizada. La dureza es importante desde el punto de vista de la ingeniería porque la resistencia al desgaste por fricción o erosión por vapor, aceite y agua generalmente aumenta con la dureza.
• La tenacidad no se ve afectada negativamente . La tenacidad es la capacidad de un material para absorber energía y deformarse plásticamente sin fracturarse. Una definición de tenacidad (para alta tasa de deformación, tenacidad a la fractura) es que es una propiedad que indica la resistencia de un material a la fractura cuando hay una grieta (u otro defecto que concentra la tensión).

Para el hierro o acero con bajo contenido de carbono, que tiene una templabilidad deficiente o nula, el proceso de cementación implica la infusión de carbono o nitrógeno adicional en la capa superficial. El endurecimiento de la caja es útil en piezas como una leva o una corona dentada que deben tener una superficie muy dura para resistir el desgaste, junto con un interior resistente para resistir el impacto que se produce durante la operación. Además, el endurecimiento de la superficie del acero tiene una ventaja sobre el endurecimiento mediante el endurecimiento (es decir, el endurecimiento del metal uniformemente en toda la pieza) porque los aceros de bajo y medio carbono menos costosos pueden endurecerse en la superficie sin los problemas de distorsión y agrietamiento asociados con el mediante el endurecimiento de secciones gruesas. Una capa superficial exterior rica en carbono o nitrógeno (o caja) se introduce por difusión atómica desde la fase gaseosa. La caja tiene normalmente del orden de 1 mm de profundidad y es más dura que el núcleo interno de material.

Métodos de difusión de endurecimiento de la caja

La cementación por tratamiento de superficie se puede clasificar además como tratamientos de difusión o tratamientos de calentamiento localizado. Los métodos de difusión introducen elementos de aleación que ingresan a la superficie por difusión, ya sea como agentes de solución sólida o como agentes de endurecimiento que ayudan a la formación de martensita durante el enfriamiento posterior. En este proceso, la concentración de elemento de aleación aumenta en la superficie de un componente de acero. Los métodos de difusión incluyen:

• Carburación . La carburación es un proceso de endurecimiento de la caja en el que la concentración de carbono en la superficie de una aleación ferrosa (generalmente un acero con bajo contenido de carbono) aumenta por difusión del entorno circundante. La carburación produce una superficie de producto dura y altamente resistente al desgaste (profundidad de caja media) con una excelente capacidad de carga de contacto, buena resistencia a la fatiga por flexión y buena resistencia al agarrotamiento.
• Nitruración . La nitruración es un proceso de cementación en el que la concentración de nitrógeno en la superficie de un ferroso aumenta por difusión del entorno circundante para crear una superficie cementada. La nitruración produce una superficie de producto dura y altamente resistente al desgaste (profundidades de caja poco profundas) con una buena capacidad de carga de contacto, buena resistencia a la fatiga por flexión y excelente resistencia al agarrotamiento.
• Aburrido . El borrado, también llamado boronizado, es un proceso de difusión termoquímica similar a la nitrocarburación en el que los átomos de boro se difunden en el sustrato para producir capas superficiales duras y resistentes al desgaste. El proceso requiere una alta temperatura de tratamiento (1073-1323 K) y una larga duración (1-12 h), y se puede aplicar a una amplia gama de materiales como aceros, fundición, cermet y aleaciones no ferrosas.
• Endurecimiento de titanio-carbono y nitruro de titanio . El nitruro de titanio (un material cerámico extremadamente duro) o los recubrimientos de carburo de titanio se pueden utilizar en las herramientas fabricadas con este tipo de aceros mediante un proceso de deposición física de vapor para mejorar el rendimiento y la vida útil de la herramienta. TiN tiene una dureza Vickers de 1800-2100 y tiene un color dorado metálico.

Ver arriba:
Endurecimiento de mayúsculas y minúsculas [ / lgc_column]

Clasificación de los métodos de endurecimiento de la caja

La cementación por tratamiento de superficie se puede clasificar además como tratamientos de difusión o tratamientos de calentamiento localizado. Los métodos de difusión introducen elementos de aleación que ingresan a la superficie por difusión, ya sea como agentes de solución sólida o como agentes de endurecimiento que ayudan a la formación de martensita durante el enfriamiento posterior. En este proceso, la concentración de elemento de aleación aumenta en la superficie de un componente de acero. Los métodos de difusión incluyen:

• Carburación . La carburación es un proceso de endurecimiento de la caja en el que la concentración de carbono en la superficie de una aleación ferrosa (generalmente un acero con bajo contenido de carbono) aumenta por difusión del entorno circundante. La carburación produce una superficie de producto dura y altamente resistente al desgaste (profundidad de caja media) con una excelente capacidad de carga de contacto, buena resistencia a la fatiga por flexión y buena resistencia al agarrotamiento.
• Nitruración . La nitruración es un proceso de cementación en el que la concentración de nitrógeno en la superficie de un ferroso aumenta por difusión del entorno circundante para crear una superficie cementada. La nitruración produce una superficie de producto dura y altamente resistente al desgaste (profundidades de caja poco profundas) con una buena capacidad de carga de contacto, buena resistencia a la fatiga por flexión y excelente resistencia al agarrotamiento.
• Aburrido . El borrado, también llamado boronizado, es un proceso de difusión termoquímica similar a la nitrocarburación en el que los átomos de boro se difunden en el sustrato para producir capas superficiales duras y resistentes al desgaste. El proceso requiere una alta temperatura de tratamiento (1073-1323 K) y una larga duración (1-12 h), y se puede aplicar a una amplia gama de materiales como aceros, fundición, cermet y aleaciones no ferrosas.
• Endurecimiento de titanio-carbono y nitruro de titanio . El nitruro de titanio (un material cerámico extremadamente duro) o los recubrimientos de carburo de titanio se pueden utilizar en las herramientas fabricadas con este tipo de aceros mediante un proceso de deposición física de vapor para mejorar el rendimiento y la vida útil de la herramienta. TiN tiene una dureza Vickers de 1800-2100 y tiene un color dorado metálico.

Los métodos de calentamiento localizados para el endurecimiento de la carcasa incluyen:

• Endurecimiento por llama . El endurecimiento por llama es una técnica de endurecimiento de la superficie que utiliza un solo soplete con un cabezal especialmente diseñado para proporcionar un medio muy rápido de calentar el metal, que luego se enfría rápidamente, generalmente con agua. Esto crea una «caja» de martensita en la superficie, mientras que el núcleo interno del objeto permanece elástico y resistente. Es una técnica similar al endurecimiento por inducción. Se necesita un contenido de carbono de 0,3 a 0,6% en peso de C para este tipo de endurecimiento.
• Endurecimiento por inducción . El endurecimiento por inducción es una técnica de endurecimiento de la superficie que utiliza bobinas de inducción para proporcionar un medio muy rápido de calentar el metal, que luego se enfría rápidamente, generalmente con agua. Esto crea una «caja» de martensita en la superficie. Se necesita un contenido de carbono de 0,3 a 0,6% en peso de C para este tipo de endurecimiento.
• Endurecimiento por láser . El endurecimiento por láser es una técnica de endurecimiento de la superficie que utiliza un rayo láser para proporcionar un medio muy rápido de calentar el metal, que luego se enfría rápidamente (generalmente por autoenfriamiento). Esto crea una «caja» de martensita en la superficie, mientras que el núcleo interno del objeto permanece elástico y resistente.

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Endurecimiento de la superficie – Endurecimiento de la caja

El endurecimiento de la superficie o endurecimiento de la superficie es el proceso en el que se mejora la dureza de la superficie (carcasa) de un objeto, mientras que el núcleo interno del objeto permanece elástico y resistente. Después de este proceso , se mejoran la dureza de la superficie , la resistencia al desgaste y la vida útil a la fatiga . Esto se logra mediante varios procesos, como un proceso de carburación o nitruración mediante el cual un componente se expone a una atmósfera carbonosa o nitrogenada a temperatura elevada. Como se escribió, se influyen dos características principales del material:

• La dureza y la resistencia al desgaste se mejoran significativamente . En la ciencia de los materiales, la dureza es la capacidad de resistir la hendidura de la superficie ( deformación plástica localizada ) y el rayado . La dureza es probablemente la propiedad del material menos definida porque puede indicar resistencia al rayado, resistencia a la abrasión, resistencia a la indentación o incluso resistencia a la deformación o deformación plástica localizada. La dureza es importante desde el punto de vista de la ingeniería porque la resistencia al desgaste por fricción o erosión por vapor, aceite y agua generalmente aumenta con la dureza.
• La tenacidad no se ve afectada negativamente . La tenacidad es la capacidad de un material para absorber energía y deformarse plásticamente sin fracturarse. Una definición de tenacidad (para alta tasa de deformación, tenacidad a la fractura ) es que es una propiedad que indica la resistencia de un material a la fractura cuando hay una grieta (u otro defecto que concentra la tensión).

Para el hierro o acero con bajo contenido de carbono, que tiene una templabilidad deficiente o nula, el proceso de cementación implica la infusión de carbono o nitrógeno adicional en la capa superficial. El endurecimiento de la caja es útil en piezas como una leva o una corona dentada que deben tener una superficie muy dura para resistir el desgaste, junto con un interior resistente para resistir el impacto que se produce durante la operación. Además, el endurecimiento de la superficie del acero tiene una ventaja sobre el endurecimiento mediante el endurecimiento (es decir, el endurecimiento del metal uniformemente en toda la pieza) porque los aceros de bajo y medio carbono menos costosos pueden endurecerse en la superficie sin los problemas de distorsión y agrietamiento asociados con el mediante el endurecimiento de secciones gruesas. Una capa superficial exterior rica en carbono o nitrógeno (o caja) se introduce por difusión atómica desde la fase gaseosa. La caja tiene normalmente del orden de 1 mm de profundidad y es más dura que el núcleo interno de material.

Carburación: ventajas y aplicación

La carburación es un proceso de endurecimiento de la caja en el que la concentración de carbono en la superficie de una aleación ferrosa (generalmente un acero con bajo contenido de carbono) aumenta por difusión del entorno circundante. La carburación produce una superficie de producto dura y altamente resistente al desgaste (profundidad de caja media) con una excelente capacidad de carga de contacto, buena resistencia a la fatiga por flexión y buena resistencia al agarrotamiento. La carburación se usa generalmente para aceros con bajo contenido de carbono , que se calientan a una temperatura suficiente para hacer que el acero sea austenítico, seguido de temple y revenido para formar una microestructura martensítica.. De modo que una caja martensítica con alto contenido de carbono con buena resistencia al desgaste y la fatiga se superpone a un núcleo de acero resistente con bajo contenido de carbono. En su primera aplicación, las piezas simplemente se colocaron en un recipiente adecuado y se cubrieron con una capa gruesa de polvo de carbón (carburización del paquete). Hoy en día, la pieza de acero está expuesta, a una temperatura elevada (generalmente por encima de 850°C), a una atmósfera rica en un gas hidrocarburo, como el metano (CH4). En la carburación con gas, la variante comercialmente más importante de carburación, la fuente de carbono es una atmósfera de horno rica en carbono producida a partir de hidrocarburos gaseosos, por ejemplo, metano (CH₄), propano (C₃H₃) y butano (C₄H₁₀), o de líquidos de hidrocarburos vaporizados. El calor mejora la difusión del carbono en la superficie del acero y en las regiones del subsuelo. La profundidad de difusión (profundidad de la caja) sigue una dependencia tiempo-temperatura tal que:

Profundidad de la caja ∝ D. √ Hora

 donde el factor de difusividad, D , depende de la temperatura, la composición química del acero y el gradiente de concentración de carbono en la superficie. En términos de temperatura, el factor de difusividad aumenta exponencialmente en función de la temperatura absoluta. Esta tasa de difusión aumenta mucho al aumentar la temperatura; la tasa de adición de carbono a 925°C es aproximadamente un 40% mayor que a 870°C. La profundidad de cualquier caja carburizada es función del tiempo y la temperatura.

Otros métodos de endurecimiento de la caja

La cementación por tratamiento de superficie se puede clasificar además como tratamientos de difusión o tratamientos de calentamiento localizado. Los métodos de difusión introducen elementos de aleación que ingresan a la superficie por difusión, ya sea como agentes de solución sólida o como agentes de endurecimiento que ayudan a la formación de martensita durante el enfriamiento posterior. En este proceso, la concentración de elemento de aleación aumenta en la superficie de un componente de acero. Los métodos de difusión incluyen:

• Carburación . La carburación es un proceso de endurecimiento de la caja en el que la concentración de carbono en la superficie de una aleación ferrosa (generalmente un acero con bajo contenido de carbono) aumenta por difusión del entorno circundante. La carburación produce una superficie de producto dura y altamente resistente al desgaste (profundidad de caja media) con una excelente capacidad de carga de contacto, buena resistencia a la fatiga por flexión y buena resistencia al agarrotamiento.
• Nitruración . La nitruración es un proceso de cementación en el que la concentración de nitrógeno en la superficie de un ferroso aumenta por difusión del entorno circundante para crear una superficie cementada. La nitruración produce una superficie de producto dura y altamente resistente al desgaste (profundidades de caja poco profundas) con una buena capacidad de carga de contacto, buena resistencia a la fatiga por flexión y excelente resistencia al agarrotamiento.
• Aburrido . El borrado, también llamado boronizado, es un proceso de difusión termoquímica similar a la nitrocarburación en el que los átomos de boro se difunden en el sustrato para producir capas superficiales duras y resistentes al desgaste. El proceso requiere una alta temperatura de tratamiento (1073-1323 K) y una larga duración (1-12 h), y se puede aplicar a una amplia gama de materiales como aceros, fundición, cermet y aleaciones no ferrosas.
• Endurecimiento de titanio-carbono y nitruro de titanio . El nitruro de titanio (un material cerámico extremadamente duro) o los recubrimientos de carburo de titanio se pueden utilizar en las herramientas fabricadas con este tipo de aceros mediante un proceso de deposición física de vapor para mejorar el rendimiento y la vida útil de la herramienta. TiN tiene una dureza Vickers de 1800-2100 y tiene un color dorado metálico.

Los métodos de calentamiento localizados para el endurecimiento de la carcasa incluyen:

• Endurecimiento por llama . El endurecimiento por llama es una técnica de endurecimiento de la superficie que utiliza un solo soplete con un cabezal especialmente diseñado para proporcionar un medio muy rápido de calentar el metal, que luego se enfría rápidamente, generalmente con agua. Esto crea una «caja» de martensita en la superficie, mientras que el núcleo interno del objeto permanece elástico y resistente. Es una técnica similar al endurecimiento por inducción. Se necesita un contenido de carbono de 0,3 a 0,6% en peso de C para este tipo de endurecimiento.
• Endurecimiento por inducción . El endurecimiento por inducción es una técnica de endurecimiento de la superficie que utiliza bobinas de inducción para proporcionar un medio muy rápido de calentar el metal, que luego se enfría rápidamente, generalmente con agua. Esto crea una «caja» de martensita en la superficie. Se necesita un contenido de carbono de 0,3 a 0,6% en peso de C para este tipo de endurecimiento.
• Endurecimiento por láser . El endurecimiento por láser es una técnica de endurecimiento de la superficie que utiliza un rayo láser para proporcionar un medio muy rápido de calentar el metal, que luego se enfría rápidamente (generalmente por autoenfriamiento). Esto crea una «caja» de martensita en la superficie, mientras que el núcleo interno del objeto permanece elástico y resistente.

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Endurecimiento de la superficie – Endurecimiento de la caja

El endurecimiento de la superficie o endurecimiento de la superficie es el proceso en el que se mejora la dureza de la superficie (carcasa) de un objeto, mientras que el núcleo interno del objeto permanece elástico y resistente. Después de este proceso , se mejoran la dureza de la superficie , la resistencia al desgaste y la vida útil a la fatiga . Esto se logra mediante varios procesos, como un proceso de carburación o nitruración mediante el cual un componente se expone a una atmósfera carbonosa o nitrogenada a temperatura elevada. Como se escribió, se influyen dos características principales del material:

• La dureza y la resistencia al desgaste se mejoran significativamente . En la ciencia de los materiales, la dureza es la capacidad de resistir la hendidura de la superficie (deformación plástica localizada) y el rayado . La dureza es probablemente la propiedad del material menos definida porque puede indicar resistencia al rayado, resistencia a la abrasión, resistencia a la indentación o incluso resistencia a la deformación o deformación plástica localizada. La dureza es importante desde el punto de vista de la ingeniería porque la resistencia al desgaste por fricción o erosión por vapor, aceite y agua generalmente aumenta con la dureza.
• La tenacidad no se ve afectada negativamente . La tenacidad es la capacidad de un material para absorber energía y deformarse plásticamente sin fracturarse. Una definición de tenacidad (para alta tasa de deformación, tenacidad a la fractura) es que es una propiedad que indica la resistencia de un material a la fractura cuando hay una grieta (u otro defecto que concentra la tensión).

Para el hierro o acero con bajo contenido de carbono, que tiene una templabilidad deficiente o nula, el proceso de cementación implica la infusión de carbono o nitrógeno adicional en la capa superficial. El endurecimiento de la caja es útil en piezas como una leva o una corona dentada que deben tener una superficie muy dura para resistir el desgaste, junto con un interior resistente para resistir el impacto que se produce durante la operación. Además, el endurecimiento de la superficie del acero tiene una ventaja sobre el endurecimiento mediante el endurecimiento (es decir, el endurecimiento del metal uniformemente en toda la pieza) porque los aceros de bajo y medio carbono menos costosos pueden endurecerse en la superficie sin los problemas de distorsión y agrietamiento asociados con el mediante el endurecimiento de secciones gruesas. Una capa superficial exterior rica en carbono o nitrógeno (o caja) se introduce por difusión atómica desde la fase gaseosa. La caja tiene normalmente del orden de 1 mm de profundidad y es más dura que el núcleo interno de material.

La cementación por tratamiento de superficie se puede clasificar además como tratamientos de difusión o tratamientos de calentamiento localizado. Los métodos de difusión introducen elementos de aleación que ingresan a la superficie por difusión, ya sea como agentes de solución sólida o como agentes de endurecimiento que ayudan a la formación de martensita durante el enfriamiento posterior. En este proceso, la concentración de elemento de aleación aumenta en la superficie de un componente de acero.

Métodos de endurecimiento localizados

• Endurecimiento por llama . El endurecimiento por llama es una técnica de endurecimiento de la superficie que utiliza un solo soplete con un cabezal especialmente diseñado para proporcionar un medio muy rápido de calentar el metal, que luego se enfría rápidamente, generalmente con agua. Esto crea una «caja» de martensita en la superficie, mientras que el núcleo interno del objeto permanece elástico y resistente. Es una técnica similar al endurecimiento por inducción. Se necesita un contenido de carbono de 0,3 a 0,6% en peso de C para este tipo de endurecimiento.
• Endurecimiento por inducción . El endurecimiento por inducción es una técnica de endurecimiento de la superficie que utiliza bobinas de inducción para proporcionar un medio muy rápido de calentar el metal, que luego se enfría rápidamente, generalmente con agua. Esto crea una «caja» de martensita en la superficie. Se necesita un contenido de carbono de 0,3 a 0,6% en peso de C para este tipo de endurecimiento.
• Endurecimiento por láser . El endurecimiento por láser es una técnica de endurecimiento de la superficie que utiliza un rayo láser para proporcionar un medio muy rápido de calentar el metal, que luego se enfría rápidamente (generalmente por autoenfriamiento). Esto crea una «caja» de martensita en la superficie, mientras que el núcleo interno del objeto permanece elástico y resistente.

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Endurecimiento de mayúsculas y minúsculas [ / lgc_column]

Endurecimiento de la superficie – Endurecimiento de la caja

El endurecimiento de la superficie o endurecimiento de la superficie es el proceso en el que se mejora la dureza de la superficie (carcasa) de un objeto, mientras que el núcleo interno del objeto permanece elástico y resistente. Después de este proceso , se mejoran la dureza de la superficie , la resistencia al desgaste y la vida útil a la fatiga . Esto se logra mediante varios procesos, como un proceso de carburación o nitruración mediante el cual un componente se expone a una atmósfera carbonosa o nitrogenada a temperatura elevada. Como se escribió, se influyen dos características principales del material:

• La dureza y la resistencia al desgaste se mejoran significativamente . En la ciencia de los materiales, la dureza es la capacidad de resistir la hendidura de la superficie ( deformación plástica localizada ) y el rayado . La dureza es probablemente la propiedad del material menos definida porque puede indicar resistencia al rayado, resistencia a la abrasión, resistencia a la indentación o incluso resistencia a la deformación o deformación plástica localizada. La dureza es importante desde el punto de vista de la ingeniería porque la resistencia al desgaste por fricción o erosión por vapor, aceite y agua generalmente aumenta con la dureza.
• La tenacidad no se ve afectada negativamente . La tenacidad es la capacidad de un material para absorber energía y deformarse plásticamente sin fracturarse. Una definición de tenacidad (para alta tasa de deformación, tenacidad a la fractura ) es que es una propiedad que indica la resistencia de un material a la fractura cuando hay una grieta (u otro defecto que concentra la tensión).

Para el hierro o acero con bajo contenido de carbono, que tiene una templabilidad deficiente o nula, el proceso de cementación implica la infusión de carbono o nitrógeno adicional en la capa superficial. El endurecimiento de la caja es útil en piezas como una leva o una corona dentada que deben tener una superficie muy dura para resistir el desgaste, junto con un interior resistente para resistir el impacto que se produce durante la operación. Además, el endurecimiento de la superficie del acero tiene una ventaja sobre el endurecimiento mediante el endurecimiento (es decir, el endurecimiento del metal uniformemente en toda la pieza) porque los aceros de bajo y medio carbono menos costosos pueden endurecerse en la superficie sin los problemas de distorsión y agrietamiento asociados con el mediante el endurecimiento de secciones gruesas. Una capa superficial exterior rica en carbono o nitrógeno (o caja) se introduce por difusión atómica desde la fase gaseosa. La caja tiene normalmente del orden de 1 mm de profundidad y es más dura que el núcleo interno de material.

Carburación: ventajas y aplicación

La carburación es un proceso de endurecimiento de la caja en el que la concentración de carbono en la superficie de una aleación ferrosa (generalmente un acero con bajo contenido de carbono) aumenta por difusión del entorno circundante. La carburación produce una superficie de producto dura y altamente resistente al desgaste (profundidad de caja media) con una excelente capacidad de carga de contacto, buena resistencia a la fatiga por flexión y buena resistencia al agarrotamiento. La carburación se usa generalmente para aceros con bajo contenido de carbono , que se calientan a una temperatura suficiente para hacer que el acero sea austenítico, seguido de temple y revenido para formar una microestructura martensítica.. De modo que una caja martensítica con alto contenido de carbono con buena resistencia al desgaste y la fatiga se superpone a un núcleo de acero resistente con bajo contenido de carbono. En su primera aplicación, las piezas simplemente se colocaron en un recipiente adecuado y se cubrieron con una capa gruesa de polvo de carbón (carburización del paquete). Hoy en día, la pieza de acero está expuesta, a una temperatura elevada (generalmente por encima de 850°C), a una atmósfera rica en un gas hidrocarburo, como el metano (CH4). En la carburación con gas, la variante comercialmente más importante de carburación, la fuente de carbono es una atmósfera de horno rica en carbono producida a partir de hidrocarburos gaseosos, por ejemplo, metano (CH₄), propano (C₃H₃) y butano (C₄H₁₀), o de líquidos de hidrocarburos vaporizados. El calor mejora la difusión del carbono en la superficie del acero y en las regiones del subsuelo. La profundidad de difusión (profundidad de la caja) sigue una dependencia tiempo-temperatura tal que:

Profundidad de la caja ∝ D. √ Hora

 donde el factor de difusividad, D , depende de la temperatura, la composición química del acero y el gradiente de concentración de carbono en la superficie. En términos de temperatura, el factor de difusividad aumenta exponencialmente en función de la temperatura absoluta. Esta tasa de difusión aumenta mucho al aumentar la temperatura; la tasa de adición de carbono a 925°C es aproximadamente un 40% mayor que a 870°C. La profundidad de cualquier caja carburizada es función del tiempo y la temperatura.

Nitruración

La nitruración es un proceso de cementación en el que la concentración de nitrógeno en la superficie de un ferroso aumenta por difusión del entorno circundante para crear una superficie cementada. La nitruración produce una superficie de producto dura y altamente resistente al desgaste (profundidades de caja poco profundas) con una buena capacidad de carga de contacto, buena resistencia a la fatiga por flexión y excelente resistencia al agarrotamiento. A diferencia de la carburación, en la nitruración se añade nitrógeno a la ferrita en lugar de la austenita. Por lo tanto, la nitruración no implica el calentamiento en el campo de la fase austenita y un enfriamiento posterior para formar martensita. La temperatura es significativamente más baja y normalmente se usa un rango de 500 a 550°C. Estos procesos se utilizan con mayor frecuencia en aceros de baja aleación y bajo contenido de carbono.. También se utilizan en aceros con contenido de carbono medio y alto, titanio, aluminio y molibdeno. El endurecimiento más significativo se logra con una clase de aceros aleados (tipo aleación de nitrilo) que contienen aproximadamente un 1% de Al. Las aplicaciones típicas incluyen la producción de componentes de máquinas, ejes, ejes, engranajes, cigüeñales, árboles de levas, seguidores de levas, piezas de válvulas, tornillos de extrusión, herramientas de fundición a presión o matrices de forja.

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Endurecimiento de la superficie – Endurecimiento de la caja

El endurecimiento de la superficie o endurecimiento de la superficie es el proceso en el que se mejora la dureza de la superficie (carcasa) de un objeto, mientras que el núcleo interno del objeto permanece elástico y resistente. Después de este proceso , se mejoran la dureza de la superficie , la resistencia al desgaste y la vida útil a la fatiga . Esto se logra mediante varios procesos, como un proceso de carburación o nitruración mediante el cual un componente se expone a una atmósfera carbonosa o nitrogenada a temperatura elevada. Como se escribió, se influyen dos características principales del material:

• La dureza y la resistencia al desgaste se mejoran significativamente . En la ciencia de los materiales, la dureza es la capacidad de resistir la hendidura de la superficie ( deformación plástica localizada ) y el rayado . La dureza es probablemente la propiedad del material menos definida porque puede indicar resistencia al rayado, resistencia a la abrasión, resistencia a la indentación o incluso resistencia a la deformación o deformación plástica localizada. La dureza es importante desde el punto de vista de la ingeniería porque la resistencia al desgaste por fricción o erosión por vapor, aceite y agua generalmente aumenta con la dureza.
• La tenacidad no se ve afectada negativamente . La tenacidad es la capacidad de un material para absorber energía y deformarse plásticamente sin fracturarse. Una definición de tenacidad (para alta tasa de deformación, tenacidad a la fractura ) es que es una propiedad que indica la resistencia de un material a la fractura cuando hay una grieta (u otro defecto que concentra la tensión).

Para el hierro o acero con bajo contenido de carbono, que tiene una templabilidad deficiente o nula, el proceso de cementación implica la infusión de carbono o nitrógeno adicional en la capa superficial. El endurecimiento de la caja es útil en piezas como una leva o una corona dentada que deben tener una superficie muy dura para resistir el desgaste, junto con un interior resistente para resistir el impacto que se produce durante la operación. Además, el endurecimiento de la superficie del acero tiene una ventaja sobre el endurecimiento mediante el endurecimiento (es decir, el endurecimiento del metal uniformemente en toda la pieza) porque los aceros de bajo y medio carbono menos costosos pueden endurecerse en la superficie sin los problemas de distorsión y agrietamiento asociados con el mediante el endurecimiento de secciones gruesas. Una capa superficial exterior rica en carbono o nitrógeno (o caja) se introduce por difusión atómica desde la fase gaseosa. La caja tiene normalmente del orden de 1 mm de profundidad y es más dura que el núcleo interno de material.

Nitruración

La nitruración es un proceso de cementación en el que la concentración de nitrógeno en la superficie de un ferroso aumenta por difusión del entorno circundante para crear una superficie cementada. La nitruración produce una superficie de producto dura y altamente resistente al desgaste (profundidades de caja poco profundas) con una buena capacidad de carga de contacto, buena resistencia a la fatiga por flexión y excelente resistencia al agarrotamiento. A diferencia de la carburación, en la nitruración se añade nitrógeno a la ferrita en lugar de la austenita. Por lo tanto, la nitruración no implica el calentamiento en el campo de la fase austenita y un enfriamiento posterior para formar martensita. La temperatura es significativamente más baja y normalmente se usa un rango de 500 a 550°C. Estos procesos se utilizan con mayor frecuencia en aceros de baja aleación y bajo contenido de carbono.. También se utilizan en aceros con contenido de carbono medio y alto, titanio, aluminio y molibdeno. El endurecimiento más significativo se logra con una clase de aceros aleados (tipo aleación de nitrilo) que contienen aproximadamente un 1% de Al. Las aplicaciones típicas incluyen la producción de componentes de máquinas, ejes, ejes, engranajes, cigüeñales, árboles de levas, seguidores de levas, piezas de válvulas, tornillos de extrusión, herramientas de fundición a presión o matrices de forja.

Otros métodos de endurecimiento de la caja

La cementación por tratamiento de superficie se puede clasificar además como tratamientos de difusión o tratamientos de calentamiento localizado. Los métodos de difusión introducen elementos de aleación que ingresan a la superficie por difusión, ya sea como agentes de solución sólida o como agentes de endurecimiento que ayudan a la formación de martensita durante el enfriamiento posterior. En este proceso, la concentración de elemento de aleación aumenta en la superficie de un componente de acero. Los métodos de difusión incluyen:

• Carburación . La carburación es un proceso de endurecimiento de la caja en el que la concentración de carbono en la superficie de una aleación ferrosa (generalmente un acero con bajo contenido de carbono) aumenta por difusión del entorno circundante. La carburación produce una superficie de producto dura y altamente resistente al desgaste (profundidad de caja media) con una excelente capacidad de carga de contacto, buena resistencia a la fatiga por flexión y buena resistencia al agarrotamiento.
• Nitruración . La nitruración es un proceso de cementación en el que la concentración de nitrógeno en la superficie de un ferroso aumenta por difusión del entorno circundante para crear una superficie cementada. La nitruración produce una superficie de producto dura y altamente resistente al desgaste (profundidades de caja poco profundas) con una buena capacidad de carga de contacto, buena resistencia a la fatiga por flexión y excelente resistencia al agarrotamiento.
• Aburrido . El borrado, también llamado boronizado, es un proceso de difusión termoquímica similar a la nitrocarburación en el que los átomos de boro se difunden en el sustrato para producir capas superficiales duras y resistentes al desgaste. El proceso requiere una alta temperatura de tratamiento (1073-1323 K) y una larga duración (1-12 h), y se puede aplicar a una amplia gama de materiales como aceros, fundición, cermet y aleaciones no ferrosas.
• Endurecimiento de titanio-carbono y nitruro de titanio . El nitruro de titanio (un material cerámico extremadamente duro) o los recubrimientos de carburo de titanio se pueden utilizar en las herramientas fabricadas con este tipo de aceros mediante un proceso de deposición física de vapor para mejorar el rendimiento y la vida útil de la herramienta. TiN tiene una dureza Vickers de 1800-2100 y tiene un color dorado metálico.

Los métodos de calentamiento localizados para el endurecimiento de la carcasa incluyen:

• Endurecimiento por llama . El endurecimiento por llama es una técnica de endurecimiento de la superficie que utiliza un solo soplete con un cabezal especialmente diseñado para proporcionar un medio muy rápido de calentar el metal, que luego se enfría rápidamente, generalmente con agua. Esto crea una «caja» de martensita en la superficie, mientras que el núcleo interno del objeto permanece elástico y resistente. Es una técnica similar al endurecimiento por inducción. Se necesita un contenido de carbono de 0,3 a 0,6% en peso de C para este tipo de endurecimiento.
• Endurecimiento por inducción . El endurecimiento por inducción es una técnica de endurecimiento de la superficie que utiliza bobinas de inducción para proporcionar un medio muy rápido de calentar el metal, que luego se enfría rápidamente, generalmente con agua. Esto crea una «caja» de martensita en la superficie. Se necesita un contenido de carbono de 0,3 a 0,6% en peso de C para este tipo de endurecimiento.
• Endurecimiento por láser . El endurecimiento por láser es una técnica de endurecimiento de la superficie que utiliza un rayo láser para proporcionar un medio muy rápido de calentar el metal, que luego se enfría rápidamente (generalmente por autoenfriamiento). Esto crea una «caja» de martensita en la superficie, mientras que el núcleo interno del objeto permanece elástico y resistente.

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Endurecimiento de la superficie – Endurecimiento de la caja

El endurecimiento de la superficie o endurecimiento de la superficie es el proceso en el que se mejora la dureza de la superficie (carcasa) de un objeto, mientras que el núcleo interno del objeto permanece elástico y resistente. Después de este proceso , se mejoran la dureza de la superficie , la resistencia al desgaste y la vida útil a la fatiga . Esto se logra mediante varios procesos, como un proceso de carburación o nitruración mediante el cual un componente se expone a una atmósfera carbonosa o nitrogenada a temperatura elevada. Como se escribió, se influyen dos características principales del material:

• La dureza y la resistencia al desgaste se mejoran significativamente . En la ciencia de los materiales, la dureza es la capacidad de resistir la hendidura de la superficie ( deformación plástica localizada ) y el rayado . La dureza es probablemente la propiedad del material menos definida porque puede indicar resistencia al rayado, resistencia a la abrasión, resistencia a la indentación o incluso resistencia a la deformación o deformación plástica localizada. La dureza es importante desde el punto de vista de la ingeniería porque la resistencia al desgaste por fricción o erosión por vapor, aceite y agua generalmente aumenta con la dureza.
• La tenacidad no se ve afectada negativamente . La tenacidad es la capacidad de un material para absorber energía y deformarse plásticamente sin fracturarse. Una definición de tenacidad (para alta tasa de deformación, tenacidad a la fractura ) es que es una propiedad que indica la resistencia de un material a la fractura cuando hay una grieta (u otro defecto que concentra la tensión).

Para el hierro o acero con bajo contenido de carbono, que tiene una templabilidad deficiente o nula, el proceso de cementación implica la infusión de carbono o nitrógeno adicional en la capa superficial. El endurecimiento de la caja es útil en piezas como una leva o una corona dentada que deben tener una superficie muy dura para resistir el desgaste, junto con un interior resistente para resistir el impacto que se produce durante la operación. Además, el endurecimiento de la superficie del acero tiene una ventaja sobre el endurecimiento mediante el endurecimiento (es decir, el endurecimiento del metal uniformemente en toda la pieza) porque los aceros de bajo y medio carbono menos costosos pueden endurecerse en la superficie sin los problemas de distorsión y agrietamiento asociados con el mediante el endurecimiento de secciones gruesas. Una capa superficial exterior rica en carbono o nitrógeno (o caja) se introduce por difusión atómica desde la fase gaseosa. La caja tiene normalmente del orden de 1 mm de profundidad y es más dura que el núcleo interno de material.

Aburrido

El borrado , también llamado boronizado, es un proceso de difusión termoquímica similar a la nitrocarburación en el que los átomos de boro se difunden en el sustrato para producir capas superficiales duras y resistentes al desgaste. El proceso requiere una alta temperatura de tratamiento (1073-1323 K) y una larga duración (1-12 h), y se puede aplicar a una amplia gama de materiales como aceros, fundición, cermet y aleaciones no ferrosas. La superficie resultante contiene boruros metálicos, como boruros de hierro, boruros de níquel y boruros de cobalto. Como materiales puros, estos boruros tienen una dureza y una resistencia al desgaste extremadamente altas.

Sus propiedades favorables se manifiestan incluso cuando son una pequeña fracción del sólido a granel. Las propiedades de las capas de boruro suelen ser superiores a las formadas por nitruración y carburación, particularmente en términos de su dureza. La mayoría de las superficies de acero borrado tendrán durezas de capa de boruro de hierro que van desde 1200-1600 HV . Superaleaciones a base de níquelcomo Inconel y Hastalloys normalmente tendrán una dureza de capa de boruro de níquel de 1700-2300 HV. La dureza de la capa de boruro se puede retener a temperaturas más altas que, por ejemplo, la de los estuches nitrurados. Por otro lado, tanto la carburación con gas como la nitruración por plasma tienen la ventaja sobre la boronización porque esos dos procesos ofrecen costes de funcionamiento y mantenimiento reducidos, requieren tiempos de procesamiento más cortos y son relativamente fáciles de operar. El borrado se utiliza normalmente para muchas aplicaciones de alto rendimiento, como la automoción, máquinas herramienta, aeroespacial, herramientas hidráulicas, industrias agrícolas y de defensa, etc.

Otros métodos de endurecimiento de la caja

La cementación por tratamiento de superficie se puede clasificar además como tratamientos de difusión o tratamientos de calentamiento localizado. Los métodos de difusión introducen elementos de aleación que ingresan a la superficie por difusión, ya sea como agentes de solución sólida o como agentes de endurecimiento que ayudan a la formación de martensita durante el enfriamiento posterior. En este proceso, la concentración de elemento de aleación aumenta en la superficie de un componente de acero. Los métodos de difusión incluyen:

• Carburación . La carburación es un proceso de endurecimiento de la caja en el que la concentración de carbono en la superficie de una aleación ferrosa (generalmente un acero con bajo contenido de carbono) aumenta por difusión del entorno circundante. La carburación produce una superficie de producto dura y altamente resistente al desgaste (profundidad de caja media) con una excelente capacidad de carga de contacto, buena resistencia a la fatiga por flexión y buena resistencia al agarrotamiento.
• Nitruración . La nitruración es un proceso de cementación en el que la concentración de nitrógeno en la superficie de un ferroso aumenta por difusión del entorno circundante para crear una superficie cementada. La nitruración produce una superficie de producto dura y altamente resistente al desgaste (profundidades de caja poco profundas) con una buena capacidad de carga de contacto, buena resistencia a la fatiga por flexión y excelente resistencia al agarrotamiento.
• Aburrido . El borrado, también llamado boronizado, es un proceso de difusión termoquímica similar a la nitrocarburación en el que los átomos de boro se difunden en el sustrato para producir capas superficiales duras y resistentes al desgaste. El proceso requiere una alta temperatura de tratamiento (1073-1323 K) y una larga duración (1-12 h), y se puede aplicar a una amplia gama de materiales como aceros, fundición, cermet y aleaciones no ferrosas.
• Endurecimiento de titanio-carbono y nitruro de titanio . El nitruro de titanio (un material cerámico extremadamente duro) o los recubrimientos de carburo de titanio se pueden utilizar en las herramientas fabricadas con este tipo de aceros mediante un proceso de deposición física de vapor para mejorar el rendimiento y la vida útil de la herramienta. TiN tiene una dureza Vickers de 1800-2100 y tiene un color dorado metálico.

Los métodos de calentamiento localizados para el endurecimiento de la carcasa incluyen:

• Endurecimiento por llama . El endurecimiento por llama es una técnica de endurecimiento de la superficie que utiliza un solo soplete con un cabezal especialmente diseñado para proporcionar un medio muy rápido de calentar el metal, que luego se enfría rápidamente, generalmente con agua. Esto crea una «caja» de martensita en la superficie, mientras que el núcleo interno del objeto permanece elástico y resistente. Es una técnica similar al endurecimiento por inducción. Se necesita un contenido de carbono de 0,3 a 0,6% en peso de C para este tipo de endurecimiento.
• Endurecimiento por inducción . El endurecimiento por inducción es una técnica de endurecimiento de la superficie que utiliza bobinas de inducción para proporcionar un medio muy rápido de calentar el metal, que luego se enfría rápidamente, generalmente con agua. Esto crea una «caja» de martensita en la superficie. Se necesita un contenido de carbono de 0,3 a 0,6% en peso de C para este tipo de endurecimiento.
• Endurecimiento por láser . El endurecimiento por láser es una técnica de endurecimiento de la superficie que utiliza un rayo láser para proporcionar un medio muy rápido de calentar el metal, que luego se enfría rápidamente (generalmente por autoenfriamiento). Esto crea una «caja» de martensita en la superficie, mientras que el núcleo interno del objeto permanece elástico y resistente.

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