La carburación es un proceso de cementación en caja utilizado para mejorar las propiedades superficiales de las aleaciones de acero con bajo contenido en carbono.Mediante la difusión del carbono en la superficie del acero a altas temperaturas, el proceso crea una capa exterior dura y resistente al desgaste, al tiempo que mantiene un núcleo blando y dúctil.Esto se consigue mediante una combinación de calentamiento del acero en un entorno rico en carbono y enfriamiento en aceite.La carburación se utiliza mucho en sectores que requieren piezas con una superficie de gran dureza y durabilidad, como la automoción y la fabricación de maquinaria.El proceso puede aplicarse a toda la superficie o a zonas específicas, con profundidades de cementación que suelen oscilar entre 0,020″ y 0,050″.
Explicación de los puntos clave:
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Definición y finalidad de la carburación:
- La carburación es un proceso de tratamiento térmico que enriquece con carbono la superficie del acero de bajo contenido en carbono.
- El objetivo principal es aumentar la dureza superficial y la resistencia a la abrasión, conservando al mismo tiempo un núcleo blando y dúctil.
- Esta doble propiedad hace que las piezas carburizadas sean ideales para aplicaciones que requieren tanto resistencia al desgaste como tenacidad.
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Mecanismo de proceso:
- El acero se calienta a temperaturas elevadas (normalmente entre 850 °C y 950 °C) en un entorno rico en carbono.
- Los átomos de carbono se difunden en la superficie del acero, formando una capa de alto contenido en carbono.
- Tras la cementación, el acero se enfría en aceite para endurecer la superficie.
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Tipos de cementación:
- Carburación con gas:Utiliza un gas rico en carbono (por ejemplo, metano o propano) para introducir carbono en el acero.
- Carburación líquida:Consiste en sumergir el acero en un baño de sal fundida que contiene carbono.
- Carburación sólida:Utiliza materiales sólidos ricos en carbono (por ejemplo, carbón vegetal) empaquetados alrededor de las piezas de acero.
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Profundidad y control de la caja:
- La profundidad de la caja se refiere al espesor de la capa superficial endurecida, que suele oscilar entre 0,020″ y 0,050″.
- La profundidad puede controlarse ajustando factores como la temperatura, el tiempo y la concentración de carbono en la atmósfera.
- Se pueden enmascarar zonas específicas con pintura bloqueadora de carbono para evitar la carburación en regiones no deseadas.
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Aplicaciones y ventajas:
- Comúnmente utilizado en componentes de automoción (por ejemplo, engranajes, ejes y cojinetes) y maquinaria industrial.
- Proporciona una excelente resistencia al desgaste, alargando la vida útil de las piezas sometidas a fricción y tensión.
- Mantiene la ductilidad del núcleo, reduciendo el riesgo de fallo por fragilidad.
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Comparación con otros métodos de endurecimiento:
- A diferencia del temple pasante, que endurece toda la pieza, el carburizado endurece selectivamente la superficie.
- Puede utilizarse como precursor del endurecimiento por inducción, cuando se requiere un endurecimiento localizado.
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Consideraciones sobre el material:
- Más adecuado para aceros con bajo contenido en carbono (por ejemplo, AISI 1018, 1020) debido a su capacidad para absorber carbono.
- Los aceros con alto contenido en carbono no suelen carburizarse, puesto que ya tienen suficiente contenido en carbono.
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Control medioambiental y de procesos:
- Requiere un control preciso de la temperatura, la atmósfera y el tiempo para lograr resultados consistentes.
- Se suelen utilizar atmósferas endotérmicas para mantener un entorno estable rico en carbono.
Al comprender estos puntos clave, los compradores de equipos y consumibles pueden tomar decisiones informadas sobre cuándo y cómo utilizar el carburizado para sus aplicaciones específicas.Este proceso es especialmente valioso para las industrias que requieren componentes de alto rendimiento con un equilibrio entre dureza superficial y tenacidad del núcleo.
Tabla resumen:
| Aspecto | Detalles |
|---|---|
| Objetivo | Aumenta la dureza superficial y la resistencia al desgaste conservando la ductilidad del núcleo. |
| Proceso | Calentamiento del acero en un entorno rico en carbono, seguido de temple en aceite. |
| Tipos | Cementación gaseosa, líquida y sólida. |
| Profundidad de la caja | Normalmente de 0,020″ a 0,050″, controlada por la temperatura, el tiempo y la atmósfera. |
| Aplicaciones | Piezas de automoción (engranajes, ejes, rodamientos) y maquinaria industrial. |
| Idoneidad del material | Ideal para aceros con bajo contenido en carbono (por ejemplo, AISI 1018, 1020). |
| Principales ventajas | Mayor resistencia al desgaste, mayor vida útil de las piezas y reducción de los fallos por fragilidad. |
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