La carburazione è un processo di trattamento termico che prevede l'aggiunta di carbonio alla superficie e alla sottosuperficie dell'acciaio a basso tenore di carbonio per aumentarne la durezza, la resistenza all'usura e la resistenza alla fatica.
Ciò si ottiene esponendo l'acciaio a un'atmosfera ricca di carbonio ad alte temperature, consentendo al carbonio di diffondersi nel metallo.
Il processo si completa con la tempra dell'acciaio, che blocca il carbonio in posizione, dando luogo a uno strato superficiale indurito.
Che cos'è il processo di carburazione nel trattamento termico? (5 punti chiave spiegati)
1. Scopo e meccanismo
La carburazione viene utilizzata principalmente per aumentare la durezza superficiale degli acciai a basso tenore di carbonio, che in genere hanno un contenuto di carbonio compreso tra lo 0,05% e lo 0,3%.
Il processo prevede il riscaldamento delle parti in acciaio ad alte temperature, tipicamente tra i 1200°F e i 1600°F (650°C e 870°C), in un ambiente ricco di carbonio.
Tale ambiente può essere costituito da un'atmosfera gassosa (carburazione tradizionale) o dal vuoto (carburazione a bassa pressione).
L'alta temperatura permette al carbonio di diffondersi nella superficie dell'acciaio, arricchendolo di carbonio e aumentandone così la durezza.
2. Variazioni del processo
Carburazione tradizionale: Si utilizza un forno di carburazione in cui l'intero pezzo è esposto a un'atmosfera ricca di carbonio.
Le aree non indurite possono essere protette utilizzando una vernice che blocca il carbonio.
Carburazione sotto vuoto (a bassa pressione): Si tratta di un metodo alternativo in cui il processo viene eseguito in un forno a vuoto utilizzando l'acetilene come gas di carburazione.
Questo metodo è ecologico in quanto non emette CO2 e offre un controllo preciso del processo di carburazione.
3. Vantaggi e applicazioni
La carburazione non solo aumenta la durezza della superficie dell'acciaio, ma ne migliora notevolmente la resistenza all'usura e alla fatica.
Ciò la rende ideale per le applicazioni in cui le parti sono soggette a forti sollecitazioni e usura, come ingranaggi, alberi e cuscinetti.
Il processo è particolarmente vantaggioso per i pezzi complessi che richiedono una durezza uniforme su tutta la superficie.
4. Trattamenti post-carburazione
Dopo il processo di carburazione, l'acciaio viene solitamente temprato in olio o acqua per raffreddarlo rapidamente.
Questo rapido raffreddamento contribuisce a bloccare il carbonio diffuso nella struttura dell'acciaio, garantendo il mantenimento della durezza ottenuta durante il processo di carburazione.
Dopo la tempra, spesso si esegue il rinvenimento per ridurre l'eventuale fragilità introdotta durante il processo di tempra.
5. Materiali e attrezzature
I materiali comuni utilizzati per la carburazione includono acciai come il 12L14, il 1018 e l'8620.
Le attrezzature tipicamente utilizzate sono forni endotermici, sistemi di tempra ad olio e impianti di rinvenimento ad aria.
Questi strumenti sono essenziali per mantenere le condizioni di temperatura e atmosfera necessarie per una carburazione efficace.
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