La carburazione è un processo che aumenta significativamente il contenuto di carbonio nello strato superficiale degli acciai a basso tenore di carbonio. Questo processo è essenziale per migliorare le proprietà meccaniche dell'acciaio, come la durezza e la resistenza all'usura.
Qual è il contenuto di carbonio della carburazione? (5 punti chiave spiegati)
1. Composizione iniziale dell'acciaio
Gli acciai comunemente utilizzati per la carburazione, come il 12L14, il 1018 e l'8620, hanno un basso contenuto iniziale di carbonio, compreso tra lo 0,05% e lo 0,3%. Questo basso contenuto di carbonio rende l'acciaio duttile e facile da formare, ma non abbastanza duro per le applicazioni che richiedono un'elevata resistenza all'usura o alla fatica.
2. Processo di carburazione
Durante la carburazione, le parti in acciaio vengono riscaldate ad alte temperature, in genere tra 900°C e 1000°C o 1200F e 1600F, in un'atmosfera ricca di carbonio o sotto vuoto. Questo ambiente consente al carbonio di diffondersi sulla superficie dell'acciaio, arricchendolo di carbonio. Il processo è controllato per ottenere un contenuto di carbonio nello strato superficiale compreso tra lo 0,8% e l'1,2%, che si avvicina alla composizione eutettoide dell'acciaio (0,8% di carbonio).
3. Scopo dell'aumento del contenuto di carbonio
L'aumento del contenuto di carbonio nello strato superficiale trasforma la microstruttura, favorendo la formazione di fasi più dure come la martensite al successivo raffreddamento. In questo modo si ottiene uno strato superficiale duro e resistente all'usura, pur mantenendo un nucleo più morbido e duttile. Questa combinazione è ideale per molte applicazioni meccaniche in cui i pezzi devono resistere a sollecitazioni e abrasioni elevate.
4. Controllo e ottimizzazione
Il potenziale di carbonio nell'atmosfera del forno durante la carburazione deve essere attentamente controllato. Livelli non corretti possono portare a problemi quali l'austenite trattenuta, l'ossidazione dei bordi dei grani e le cricche superficiali. Questi problemi possono degradare le proprietà meccaniche dell'acciaio trattato.
5. Considerazioni ambientali e operative
I metodi moderni come la carburazione sottovuoto (a bassa pressione) offrono vantaggi quali un ridotto impatto ambientale (nessuna emissione di CO2) e un migliore controllo del processo di carburazione. Questo metodo utilizza l'acetilene come gas di carburazione in un forno sotto vuoto, che può portare a una distribuzione più uniforme del carbonio e a migliori proprietà meccaniche.
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