Cementazione in atmosfera controllata

La cementazione è un processo che introduce carbonio in una lega ferrosa solida. Ciò si ottiene riscaldando il metallo in un’atmosfera carboniosa oltre la temperatura di trasformazione per un tempo predeterminato. Dopo la cementazione, i pezzi saranno temprati e distesi per conferire durezza allo strato superficiale e al nucleo.

Si tratta di un processo di indurimento della superficie molto utilizzato per gli acciai a basso contenuto di carbonio. L’importanza industriale della cementazione si riflette nella sua quota di mercato:

Un terzo di tutti i trattamenti termici viene effettuato tramite cementazione tempra e distensione.

Vantaggi

La cementazione e la tempra producono superfici dure e resistenti all’usura, la combinazione con un nucleo relativamente duro, ma tenace, rappresentano una combinazione ottimale per resistere alla usura e alle sollecitazioni meccaniche.

Le profondità degli strati cementati possono variare da pochi decimi di millimetro fino a diversi millimetri.

Applicazioni e materiali

Le applicazioni tipiche comprendono ingranaggi e alberi di trasmissione per l’industria automobilistica, turbine eoliche e componenti per pompe e tutte le applicazioni in cui i componenti funzionano per periodi prolungati e con carichi elevati. È possibile cementare un’ampia varietà di acciai.

La combinazione biunivoca di una superficie dura e resistente all’usura e un nucleo tenace può essere controllata selezionando gli acciai attraverso gli elementi di lega e parametri di processo.

Esempi:

Dettaglio dei processi

La cementazione è una diffusione termochimica il carbonio si diffonde nella superficie di un acciaio per effetto del tempo e della temperatura.

Gli acciai a basso contenuto di carbonio (generalmente 0,25% di carbonio; in alcuni casi anche inferiore allo 0,25%) con altri elementi di lega sono sottoposti al trattamento di cementazione. La profondità di diffusione del carbonio e della reale carbocementazione associata (ECD) può variare da pochi decimi di millimetro fino a diversi millimetri.

L’intero processo viene realizzato in tre fasi:

• Un processo termochimico in un forno a camera con tempra integrata che arricchisce la superficie in un ambiente carico di carbonio in un intervallo di temperatura tra 880 e 980 °C.
• L’indurimento si ottiene dopo la tempra in olio, oppure in casi speciali in una soluzione di polimeri/acqua o in sale.
• Segue un’operazione di rinvenimento/distensione. La temperatura e la durata del rinvenimento sono funzione delle durezze richieste; il rinvenimento/distensione riduce il rischio di cricche.