La carburazione è un processo di trattamento termico che aumenta il contenuto di carbonio nello strato superficiale dei componenti in acciaio a basso tenore di carbonio, migliorandone la durezza, la resistenza all'usura e la resistenza alla fatica. Il processo prevede il riscaldamento del metallo in un ambiente ricco di carbonio, in genere in un forno, e la successiva tempra per solidificare la nuova struttura.
Sintesi del processo:
- Riscaldamento in un forno: Le parti metalliche vengono collocate in un forno e riscaldate a una temperatura specifica, in genere compresa tra 1200F e 1600F. Nel caso della carburazione sotto vuoto, il forno viene inizialmente evacuato per rimuovere l'aria, creando un ambiente sotto vuoto.
- Introduzione del carbonio: Nella carburazione tradizionale, i gas ricchi di carbonio, come il propano, vengono introdotti nel forno. Nella carburazione sotto vuoto, il gas propano viene rilasciato nel forno sotto vuoto. Il calore provoca la scomposizione del propano in carbonio, idrocarburi e idrogeno. Il carbonio si diffonde quindi nella superficie del metallo.
- Diffusione del carbonio: Il carbonio proveniente dall'ambiente gassoso si diffonde nella superficie del metallo, aumentandone il contenuto di carbonio. Questo processo è guidato dal gradiente di concentrazione tra l'alto contenuto di carbonio in superficie e il basso contenuto di carbonio nel nucleo del metallo.
- Tempra: Dopo una diffusione sufficiente, i pezzi vengono temprati, in genere in olio, per raffreddare rapidamente il metallo e bloccare la struttura indurita. Questa fase è fondamentale per ottenere la durezza e la resistenza all'usura desiderate.
- Post-trattamento: I pezzi possono essere sottoposti a ulteriori trattamenti, come la tempra in aria, per alleviare le tensioni e migliorare la tenacità.
Vantaggi e applicazioni:
- Profondità di carburazione: La carburazione sottovuoto consente di ottenere uno strato carburato più profondo, fino a 7 mm, rispetto ai metodi tradizionali che in genere raggiungono circa 3,5 mm. Questo strato più profondo garantisce una maggiore durata e resistenza all'usura e alla fatica.
- Ricarburazione: Questo processo è in grado di ricarburare efficacemente i pezzi che hanno subito una decarburazione in trattamenti precedenti, come il trattamento termico, la forgiatura o la sinterizzazione. È particolarmente utile per materiali come l'acciaio per stampi e l'acciaio ad alta velocità.
- Trattamento dell'acciaio inossidabile: La carburazione può essere applicata anche all'acciaio inossidabile, migliorandone la durezza superficiale e le proprietà meccaniche complessive senza comprometterne la resistenza alla corrosione.
Materiali e attrezzature:
- I materiali comuni per la carburazione includono acciai a basso tenore di carbonio come l'acciaio 12L14, l'acciaio 1018 e l'acciaio 8620.
- Le attrezzature comprendono forni endotermici, sistemi di tempra ad olio e sistemi di rinvenimento ad aria.
Conclusioni:
La carburazione è un metodo versatile ed efficace per migliorare le proprietà superficiali dei componenti in acciaio a basso tenore di carbonio, rendendoli adatti ad applicazioni che richiedono un'elevata resistenza all'usura e durata. Lo sviluppo della carburazione sotto vuoto ha ulteriormente migliorato l'efficienza e la profondità del processo di carburazione, offrendo vantaggi significativi rispetto ai metodi tradizionali.
