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Carbocementazione a gas

Tra i processi di diffusione termochimica, il trattamento termico assume un ruolo fondamentale. Prima di assumere l’effettiva tempra la superficie del pezzo viene arricchita con il carbonio. Ciò avviene riscaldando il materiale da sottoporre a trattamento in agenti ad emissione di carbonio a temperatura di austenitizzazione, lasciandoli lì per più o meno tempo. Questo processo di carbocementazione è una diffusione di carbonio.

In questo modo è facile rendersi conto che la profondità di carbocementazione è in funzione della temperatura e del tempo. Come agenti di carbocementazione vengono utilizzati polveri o granulati, sali disciolti e gas. Lo spostamento del carbonio viene guidato in modo tale che lo spessore del bordo di norma presenta una composizione eutettica (C=O,8°%). Se viene carbocementato in misura eccessiva (C>O,8°%), viene separato ai bordi della grana Fe3C. Conserviamo la cementite che cresce ai bordi della grana, la quale porta ad un forte infragilimento. Dopo la carbocementazione i pezzi vengono temprati. Questo può avvenire attraverso la tempra diretta dalla temperatura di carbocementazione (tempra diretta). In base ai requisiti delle proprietà dei pezzi tuttavia sono possibili anche altri processi.

Durante la carbocementazione la struttura della grana non viene modificata nella sua composizione chimica. Se i tempi di permanenza alla temperatura di carbocementazione si prolungano, si verifica un irruvidimento della grana.

Durante la tempra diretta in generale, prima del processo di tempra, scende alla temperatura di tempra del bordo. In questo modo si evita un indurimento surriscaldato della struttura del bordo più ricca di carbonio.

Durante il cosiddetto processo di semplice tempra, dopo la carbocementazione la temperatura si raffredda fino a raggiungere la temperatura ambiente. Se necessario possono essere eseguite anche elaborazioni intermedie, come ad esempio l’elaborazione parziale dello strato di utilizzo. Successivamente verrà nuovamente austenitizzato, o alla temperatura di tempra della grana o alla temperatura di tempra del bordo e quindi temprato.

Durante la tempra della grana il bordo viene surriscaldato, la martensite è ad ago grosso e si dovrà considerare un contenuto residuo di austenite più elevato. La tempra del bordo dà come risultato un’ottima struttura dello stesso bordo. Nella struttura della grana oltre alla martensite tuttavia è ancora presente la ferrite residua.
La doppia tempra offre anche un’altra possibilità. Qui dopo la tempra della grana (prevalentemente una tempra diretta) segue un secondo processo di tempra ottenuto con la temperatura del bordo. La struttura del bordo qui risulta ottimale. La struttura della grana subisce un ulteriore affinamento e tuttavia contiene ancora qualche residuo di ferrite.
Nel processo di tempra graduale dopo la carbocementazione nel bagno caldo (a circa 650 °C) a livello isotermico viene raffreddato al livello della perlite. Successivamente viene eseguita una tempra alla temperatura di tempra dei bordi. Questo processo dà come risultato una struttura a grana fine. Successivamente a tutti i processi di tempra viene eseguito un processo di rinvenimento tra 150 e 200 °C.

I pezzi soggetti a trattamento termico presentano uno strato del bordo duro ed una grana decisamente più morbida e viscosa. La tempra della superficie di solito va da 60 a 64 HRc. La profondità del processo di trattamento termico utilizzato può variare in limiti relativamente grandi in base alla definizione della profondità di carbocementazione. La tempra della grana è il risultato della composizione chimica della sostanza utilizzata e delle condizioni di tempra. Oltre all’aumento della resistenza all’usura tramite il trattamento termico viene migliorato anche il limite di fatica continuo.

Oggi la carbocementazione a gas è molto presente. Esistono diversi processi per la produzione dell’atmosfera adatta per il forno. Da un lato si utilizza un gas di trasporto al quale vengono aggiunti gas di carbonizzazione come ad esempio il metano, propano o simili. Dall’altro lato il processo di carbocementazione è possibile anche senza gas di trasporto. Nei cosiddetti processi di gocciolamento i liquidi organici e le relative miscele vengono gocciolate direttamente nello spazio del forno caricato e riscaldato alla temperatura di carbocementazione. Questi liquidi evaporano e vengono divisi nel calore del forno. Nel processo di avvio si formano prodotti di carbonizzazione con capacità di diffusione. Oggi sono a disposizione moderni impianti con apparecchi di comando e regolazione che permettono di garantire determinate atmosfere del forno per ottenere perfetti strati di utilizzo. Con la carbocementazione a gas viene offerto un modo di lavorare pulito ed ecologico.