¿Qué es la carburación frente a la nitruración? Definición

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 mayúsculas y minúsculas [ / lgc_column]