Differenza tra l'indurimento del caso e l'indurimento superficiale

Differenza principale - Indurimento del caso contro indurimento superficiale

Il trattamento termico è l'uso del calore per modificare le proprietà di un materiale, specialmente nella metallurgia. È un tipo di processo industriale implicato nell'alterazione delle proprietà chimiche e fisiche dei metalli e delle leghe metalliche. Esistono quattro tipi principali di metodi di trattamento termico come ricottura, rinvenimento, indurimento e normalizzazione. L'indurimento è il processo per aumentare la durezza di un metallo. Esistono due tipi principali di processi di indurimento come l'indurimento del caso e l'indurimento superficiale. La principale differenza tra l'indurimento e l'indurimento superficiale è proprio questa l'indurimento della cassa aumenta la durezza della superficie del metallo infondendo elementi nella superficie del materiale, formando uno strato sottile di lega più dura mentre l'indurimento superficiale aumenta la durezza della superficie mentre il nucleo rimane relativamente morbido.

Aree chiave coperte

1. Che cos'è Case Hardening
     - Definizione, fasi del metodo
2. Cos'è l'indurimento superficiale
    - Definizione, indurimento superficiale differenziale, indurimento superficiale della struttura metallica differenziale
3. Qual è la differenza tra l'indurimento del caso e l'indurimento superficiale
    - Confronto tra le principali differenze

Termini chiave: Austenitizing Temperature, Carburizing, Case Hardening, Trattamento termico differenziale, Indurimento superficiale differenziale, Indurimento fiamma, Indurimento, Indurimento a induzione, Nitrurazione, Indurimento superficiale

Che cos'è Case Hardening

La cementazione è il processo di indurimento della superficie di un metallo infondendo elementi sulla superficie metallica, formando uno strato sottile di una lega più dura. Questo strato esterno è chiamato "caso", che porta a nominare questo processo come caso di indurimento.

Consideriamo l'indurimento del caso di acciaio dolce come un esempio per comprendere l'indurimento del caso di una lega metallica. Il metodo di cementazione è generalmente utilizzato per leghe metalliche a basso contenuto di carbonio come l'acciaio dolce. L'elemento che viene infuso sulla superficie è carbonio. Il carbone viene applicato a una profondità di circa 0,03 mm circa. Ciò rende il nucleo dell'acciaio intoccato; quindi le proprietà sono invariate.

Processo di indurimento del caso

Figura 1: l'acciaio è rosso riscaldato prima di infondere carbone sulla superficie

Esistono tre fasi del processo di cementazione:

1. L'acciaio viene riscaldato fino a quando non diventa rosso.
2. L'acciaio viene rimosso dal focolare e immerso in un campione dell'elemento che verrà infuso alla superficie (es: carbonio) e viene lasciato raffreddare un po '.
3. L'acciaio viene nuovamente riscaldato fino a quando non diventa rosso riscaldato e viene raffreddato usando acqua fredda.

Dopo aver seguito questi passaggi, l'acciaio ottiene una superficie indurita e un nucleo morbido. Il processo può essere ripetuto più volte per aumentare la profondità del "caso". Una delle più comuni fonti di carbonio per l'infusione è la polvere di carbone.

Cos'è l'indurimento superficiale

L'indurimento superficiale è il processo per aumentare la durezza della superficie esterna mentre il nucleo rimane morbido.

Processo di tempra superficiale

Esistono due metodi di indurimento superficiale:

1. Indurimento superficiale differenziale
2. Struttura metallica differenziale

Indurimento superficiale differenziale

Il trattamento termico differenziale porta solo la superficie della lega metallica fino alla sua temperatura austenitizzante mantenendo il nucleo al di sotto di tale temperatura. Immediatamente dopo che la superficie arriva a quella temperatura, viene spenta. Esistono due principali processi differenziali di indurimento superficiale: tempra di fiamma e tempra ad induzione.

Indurimento della fiamma

Il processo di tempra della fiamma utilizza un O₂ torcia a gas per portare rapidamente la superficie alla temperatura austenitizzante seguita dalla tempra.

Indurimento ad induzione

Questo processo è simile al processo di indurimento della fiamma ma utilizza bobine elettricamente indotte anziché una fiamma. Queste bobine creano un campo magnetico attorno alle bobine, inducendo una corrente elettrica a percorrerla. A causa della resistenza elettrica dell'acciaio, l'acciaio si riscalda. Quando viene riscaldato alla temperatura desiderata, viene rapidamente spento.

Figura 2: pignone temprato a fiamma

Struttura metallica differenziale

Il processo di indurimento superficiale della struttura metallica differenziale rende la superficie più indurita rispetto all'intero metallo. Questo può essere fatto in due modi diversi: carburazione e nitrurazione 

carburazione

Nella cementazione, la lega metallica viene posta ad alte temperature per diverse ore in un ambiente carbonioso. La temperatura deve essere superiore alla temperatura di trasformazione superiore del metallo (temperatura critica). Quindi, il carbonio viene assorbito nell'acciaio dall'ambiente carbonioso e lentamente diffuso negli strati superficiali.

nitrurazione

Il processo di nitrurazione utilizza azoto e calore. Questo di solito è usato per le pompe di iniezione del carburante. In questo metodo, l'azoto viene diffuso alla superficie dell'acciaio anziché al carbonio. La nitrurazione può essere effettuata a temperature inferiori rispetto alla carburazione.

Differenza tra l'indurimento del caso e l'indurimento superficiale

Definizione

Rinforzo dell'involucro: La cementazione è il processo di indurimento della superficie di un metallo infondendo elementi sulla superficie metallica, formando uno strato sottile di una lega più dura.

Indurimento superficiale: L'indurimento superficiale è il processo per aumentare la durezza della superficie esterna mentre il nucleo rimane morbido.

Metodo

Rinforzo dell'involucro: L'indurimento della cassa avviene mediante il riscaldamento a caldo dell'acciaio, infondendo carbonio sulla superficie e tempra rapidamente.

Indurimento superficiale: L'indurimento superficiale viene eseguito riscaldando l'acciaio fino alla temperatura di austenitizzazione mantenendo il nucleo al di sotto di tale temperatura e quindi spegnendo immediatamente la superficie.

Uso principale

Rinforzo dell'involucro: L'indurimento del caso è comunemente usato per leghe di metallo a basso tenore di carbonio come l'acciaio dolce.

Indurimento superficiale: L'indurimento superficiale viene utilizzato per molte apparecchiature in acciaio.

tempra

Rinforzo dell'involucro: L'indurimento del caso non richiede l'estinzione immediata.

Indurimento superficiale: L'indurimento superficiale richiede una tempra immediata.

Conclusione

L'indurimento è un tipo di trattamento termico in metallurgia. Esistono due tipi di processi di indurimento come l'indurimento del caso e l'indurimento superficiale. La differenza principale tra l'indurimento e l'indurimento superficiale è che l'indurimento del rivestimento aumenta la durezza della superficie del metallo infondendo elementi nella superficie del materiale, formando uno strato sottile di lega più dura mentre l'indurimento superficiale aumenta la durezza della superficie mentre il nucleo rimane relativamente morbido.

Riferimento:

1. "Surface hardening". Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, inc., 1 novembre 2016, disponibile qui.
2. Himanshu Verma, "Processi di trattamento termico". LinkedIn SlideShare, 4 maggio 2017, disponibile qui.
3. "Indurimento del caso di acciaio dolce", TechnologyStudent, disponibile qui.

Cortesia dell'immagine:

1. "Fabbro che lavora" di Jeff Kubina della Columbia, Maryland - [1] (CC BY-SA 2.0) via Commons Wikimedia
2. "Pignone temprato a fiamma" di Zaereth - Opera propria (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia