La carburación es un proceso de tratamiento térmico que aumenta el contenido de carbono en la superficie del acero con bajo contenido de carbono, mejorando su dureza y resistencia al desgaste mientras mantiene un núcleo dúctil. El contenido de carbono añadido durante la cementación suele oscilar entre el 0,8% y el 1,2%, según el tipo de acero y los parámetros del proceso como la temperatura y el tiempo. Este proceso se usa ampliamente para producir componentes que requieren un exterior duro para mayor durabilidad y un interior resistente para mayor flexibilidad, como engranajes, ejes y sujetadores.
Puntos clave explicados:
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Definición y propósito de la carburación:
- La carburación es un proceso de cementación en el que el carbono se difunde en la superficie del acero con bajo contenido de carbono para aumentar su dureza y resistencia al desgaste.
- El proceso se utiliza para crear piezas con una capa exterior dura y un núcleo blando y dúctil, lo que las hace ideales para aplicaciones que requieren durabilidad y flexibilidad.
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Contenido de carbono en la carburación:
- El contenido de carbono añadido a la superficie del acero durante la cementación suele oscilar entre 0,8% y 1,2% .
- Este rango está determinado por el Diagrama de equilibrio de hierro y carbono , que dicta el potencial de carbono óptimo para lograr la dureza y microestructura deseadas.
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Factores que influyen en el contenido de carbono:
- Temperatura: Las temperaturas más altas aumentan la tasa de difusión del carbono en el acero, lo que permite una mayor absorción de carbono.
- Tiempo: Los tiempos de carburación más prolongados dan como resultado profundidades de caja más profundas y un mayor contenido de carbono en la capa superficial.
- Tipo de acero: El contenido de carbono base del acero y sus elementos de aleación influyen en el contenido de carbono y la dureza finales.
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Mecanismo de proceso:
- El acero se calienta a temperaturas inferiores a su punto de fusión en un ambiente rico en carbono, como un gas o un medio sólido que contiene carbono.
- Los átomos de carbono se difunden en la superficie del acero, alterando su estructura de grano y aumentando su dureza.
- Después de la cementación, el acero se templa en aceite u otro medio para fijar la capa superficial endurecida.
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Aplicaciones de piezas carburizadas:
- La carburación se utiliza comúnmente para producir engranajes, ejes, sujetadores y herramientas que requieren una combinación de dureza superficial y tenacidad del núcleo.
- El proceso es ideal para componentes sujetos a alto desgaste, abrasión o fatiga.
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Profundidades de casos típicos:
- La profundidad de la capa endurecida (profundidad de la caja) generalmente varía de 0,020″ a 0,050″ , dependiendo de la aplicación y los parámetros del proceso.
- Se logran mayores profundidades de caja con tiempos de cementación más prolongados y temperaturas más altas.
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Comparación con carbonitruración:
- Mientras que la carburación se centra únicamente en agregar carbono, carbonitruración introduce carbono y nitrógeno en el acero.
- La carbonitruración se utiliza cuando se requiere un endurecimiento completo, proporcionando resistencia adicional y resistencia al desgaste.
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Beneficios de la carburación:
- Resistencia al desgaste mejorada: La capa superficial dura resiste la abrasión y el desgaste.
- Resistencia a la fatiga mejorada: El proceso aumenta la capacidad del acero para soportar cargas cíclicas.
- Núcleo dúctil: El interior suave garantiza que la pieza permanezca flexible y resistente a las fracturas.
Al comprender el contenido de carbono y los parámetros del proceso de cementación, los fabricantes pueden adaptar el tratamiento para cumplir con los requisitos de rendimiento específicos de sus componentes. Esto hace que la cementación sea un proceso versátil y esencial en la producción de piezas mecánicas duraderas.
Tabla resumen:
| Aspecto | Detalles |
|---|---|
| Contenido de carbono | 0,8% a 1,2% (capa superficial) |
| Temperatura del proceso | Por debajo del punto de fusión, normalmente entre 850 °C y 950 °C |
| Profundidad del caso | 0.020″ a 0.050″ (ajustable con tiempo y temperatura) |
| Aplicaciones | Engranajes, ejes, sujetadores, herramientas. |
| Beneficios | Resistencia al desgaste mejorada, resistencia a la fatiga mejorada, núcleo dúctil |
| Comparación | Carburación versus carbonitruración: solo carbono versus adición de carbono + nitrógeno |
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