Il processo e i suoi vantaggi
Nella cementazione e tempra un ruolo fondamentale spetta alla cementazione, ossia all’arricchimento con carbonio dello strato superficiale del componente. Per questo processo è fondamentale un'atmosfera carboniosa. Durante la cementazione il tenore del carbonio continua a diminuire nel rapporto tra superficie e cuore.
Struttura e funzionamento della cementazione e tempra in atmosfera gassosa
Di seguito una descrizione dettagliata dei singoli processi, dalla cementazione al rinvenimento:
Cementazione
Premessa fondamentale per la cementazione è un mezzo adatto, in grado di cedere carbonio al componente. Tale mezzo può essere solido, liquido o gassoso – ad esempio una polvere di carburazione, un bagno di sali fusi o una miscela di gas contenente metano.
Gli acciai da cementazione sono particolarmente adatti per la cementazione. Il componente viene riscaldato nello stato austenitico a temperature comprese tra 880 °C e 950 °C. Per temperature superiori ai 950 °C si parla di cementazione ad alta temperatura.
Durante tale processo soprattutto lo strato superficiale del componente si arricchisce con carbonio che, successivamente, si diffonde fino al cuore. Il cuore mantiene tuttavia per lo più il tenore di carbonio originario del tipo di acciaio utilizzato. La profondità di cementazione varia solitamente tra 0,1 e 2,5 mm.
Svolgimento del processo cementazione e tempra
Tempra
Alla cementazione può essere fatto seguire un raffreddamento lento del componente con successiva tempra. In alternativa è possibile la tempra diretta. Dopo la cementazione il pezzo viene portato alla temperatura di tempra dello strato superficiale e successivamente sottoposto a spegnimento rapido.
Lo scopo della cementazione e tempra è quello di ottenere un’elevata solidità e durezza della superficie. Il cuore deve mantenere la sua tenacità. La durezza finale dello strato superficiale dipende soprattutto dalla quantità di carbonio da apportare con l’arricchimento. Questa dipende, a sua volta, dalla temprabilità di base del tipo di acciaio selezionato.
Ma anche il mezzo di spegnimento ha la sua importanza. Sono adatti, ad esempio, un bagno di sali fusi, acqua, olio o anche elio e azoto. Nel passaggio successivo fa seguito il rinvenimento.
Rinvenimento
Il rinvenimento costituisce la conclusione dell’intero processo. Questo passaggio è necessario per eliminare le tensioni che si sono create nello strato superficiale durante la cementazione e la tempra. In questo modo la duttilità aumenta. Nella cementazione e tempra le temperature di rinvenimento sono comprese di norma tra 160 °C e 400 °C.
Panoramica dei vantaggi
La cementazione e tempra comporta una serie di vantaggi per il pezzo trattato. Ecco i principali in sintesi:
- Per lo strato superficiale più duro e resistente all’usura è possibile garantire un’elevata tenacità del cuore.
- Proprietà specifiche, come la profondità di tempra individuale, possono essere impostate in maniera flessibile.
- Fatica di flessione e limite di fatica aumentano.
- Usando una pasta di copertura è possibile ottenere senza problemi l’indurimento parziale di aree selezionate.
Metodi alternativi
Oltre alla cementazione e tempra vi sono altri procedimenti che, a seconda dello scopo d’impiego o del materiale, costituiscono una valida alternativa.
Tra questi rientra la tempra a induzione, che è adatta in particolare per temprare pezzi singoli. Per contro, nella cementazione e tempra è possibile trattare in parallelo tanti componenti.
Inoltre la carbonitrurazione è una variante della cementazione e tempra. In questo caso per temprare lo strato superficiale si usa, oltre al carbonio, anche l'azoto.
Campi di impiego
Nella cementazione e tempra è possibile combinare una resistenza alla fatica per flessione affidabile e un’alta resistenza all’usura con un limite di fatica elevato. Pertanto la cementazione e tempra è adattissima per pezzi esposti a sollecitazioni dinamiche elevate e che interagiscono con tante altre parti.
Materiali idonei
Poiché nella cementazione e tempra si deve aumentare il tenore di carbonio nello strato superficiale del pezzo sono particolarmente adatti acciai con tenore di carbonio relativamente basso. Ciò riguarda in particolare gli acciai non legati o bassolegati con un tenore in massa di carbonio inferiore allo 0,25% o gli acciai inossidabili da costruzione e gli acciai da cementazione con basso tenore di carbonio.
Un estratto dei materiali tipici per la cementazione è riportato nella tabella dei materiali.
Domande ricorrenti
A quale profondità può essere eseguita la cementazione e tempra?
Nella cementazione e tempra si ottengono di norma profondità di tempra comprese tra 0,1 mm e 2,5 mm circa.
Quanto dura la cementazione e tempra?
La durata dei singoli processi della cementazione e tempra, ossia cementazione, spegnimento e rinvenimento, può variare a seconda dei tipi di materiale e della profondità di cementazione desiderata. La sola diffusione del carbonio nella cementazione dura diverse ore. Chiedeteci le condizioni concrete per il vostro scopo d’impiego.
Indicazioni del cliente sul trattamento termico
Desiderate affidare a noi la cementazione e tempra? Per potervi aiutare ci servono tra l’altro i seguenti dati:
- Denominazione del materiale
- Profondità di cementazione (CHD) desiderata
- Durezza superficiale desiderata
- Eventualmente disegno del pezzo con indicazione di punti che non devono essere temprati
Tutte le informazioni necessarie sono riportate nel documento di commissione, che il nostro servizio clienti sarà lieto di mettervi a disposizione.
Sedi dei processi
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