Endurecimiento De Superficies: La Guía Definitiva

Las piezas de metal no son inherentemente fuertes. Por lo tanto, es fundamental mejorar su rendimiento mediante el endurecimiento de la superficie. Esta guía lo lleva a través de todos los aspectos vitales del endurecimiento de la superficie: entremos de lleno.

¿Qué Es El Endurecimiento De La Superficie?

Es el proceso de reforzar la superficie del metal mejorando la parte exterior mientras que el núcleo interior conserva todas las propiedades originales. La esencia es mejorar la dureza de la superficie del metal, la vida de fatiga y la resistencia general al desgaste.

Materiales Adecuados Para El Endurecimiento De La Superficie

Endurecimiento de la superficie del acero : este proceso permite que el acero extienda su vida útil en diferentes aplicaciones al hacerlo relativamente resistente a la abrasión y los impactos mecánicos.

Aluminio de endurecimiento superficial : a menudo, el aluminio se usa comúnmente en varias aplicaciones. El endurecimiento de la superficie aumenta así su resistencia a la tracción, lo que mejora su valor de dureza.

Hierro fundido de endurecimiento superficial : por lo general, se utiliza un contenido de carbono combinado mínimo de 0,4-0,5 % en el endurecimiento del hierro fundido con ciclos de calentamiento cortos.

Cobre de endurecimiento superficial : es un material maleable y dúctil, por lo que a menudo requiere cierto endurecimiento superficial para adaptarse a aplicaciones particulares.

Materials Suitable For Surface Hardening
Advantages Of Surface Hardening

Ventajas Del Endurecimiento De La Superficie

Mejora la resistencia y la durabilidad del metal: este proceso desarrolla la resistencia mecánica al tiempo que conserva un núcleo blando del metal, lo que mejora la resistencia al desgaste y la fatiga de los componentes.

Mejora la tenacidad y la resistencia mecánica: El metal se vuelve resistente a diferentes impactos mecánicos ya que desarrolla una tenacidad secundaria.

Permite una fácil mecanización del metal: se vuelve más fácil mecanizar el metal ya que se endurece con aditivos específicos adecuados para operaciones de mecanizado particulares.

Permite una fácil personalización: el proceso hace que el metal sea fácil de mecanizar; por lo tanto, puede personalizar la pieza en la forma deseada.

Ahorro de costes: Reduce los costes del tratamiento térmico.

Historia Del Endurecimiento De La Superficie

La fusión temprana del hierro produjo una capa de metal con bajo contenido de carbono (hierro forjado) y otra capa con alto contenido de carbono (hierro fundido). Por lo tanto, el endurecimiento superficial implicaba empaquetar el hierro en un compuesto con alto contenido de carbono y calentarlo para facilitar la transferencia de carbono a la superficie del hierro.

Formó una capa delgada de acero con alto contenido de carbono en la superficie y el contenido de carbono disminuyó gradualmente más allá de la superficie. El producto resultante era resistente con dureza y resistencia al desgaste del material exterior y un núcleo de hierro más blando. Sin embargo, este proceso evolucionó con el tiempo y hoy en día se pueden fabricar aceros homogéneos con un contenido de carbono bajo o alto.

Surface Hardening History

Procesos De Endurecimiento De La Superficie

Surface Hardening Processes
Surface Hardening Processes

Está disponible en una amplia gama de tipos, pero los más comunes incluyen los siguientes;

Carburación

En este método, el material metálico se calienta durante un período determinado en presencia de un entorno de carbono y luego se enfría. Esto permite que el carbono se deposite en la superficie del material metálico. El carbono penetra en la superficie del metal a medida que la fortalece.

Primario, el material de la superficie del metal se endurece mediante la adición de compuestos de carbono. Es imperativo realizar este proceso en un ambiente controlado para evitar que el oxígeno penetre y altere el endurecimiento del metal.

nitruración

Este proceso de endurecimiento de la superficie del metal implica calentar el material y exponerlo al nitrógeno atómico, que penetra en el metal. La exposición del metal al nitrógeno atómico forma una carcasa delgada y dura que conduce a la formación de nitruros.

Esencialmente, el proceso requiere la presencia de fuertes compuestos formadores de nitruros en el metal. En este caso, el nitrógeno atómico reacciona con el metal para aumentar su resistencia y dureza. La nitruración ofrece un mayor grado de dureza pero solo es adecuada para tipos específicos de metales. La principal ventaja de este proceso es que produce piezas que se pueden templar, templar y mecanizar antes de la nitruración.

Avanzar

En algunos casos, se conoce como borización. Por lo general, es un proceso de difusión termoquímica relativamente similar a la nitrocarburación. En este proceso, los átomos de boro se difunden en un sustrato para producir capas superficiales duras y resistentes al desgaste.

Normalmente, este proceso necesita una temperatura relativamente alta para el tratamiento de alrededor de 1073-1323 K y debe durar entre 1 y 12 horas. Es un proceso de endurecimiento de superficies adecuado que se puede aplicar a una amplia gama de materiales metálicos y aun así lograr los resultados deseados.

carbonitruración

Es un tratamiento de endurecimiento superficial que introduce carbono y nitrógeno en los componentes metálicos. Este proceso es más o menos idéntico a la cementación en el sentido de que se altera la composición austenítica y el templado produce una alta dureza superficial.

La carbonitruración generalmente se aplica a metales económicos y fáciles de mecanizar para impartir las propiedades superficiales de metales más costosos y complejos sin enfriamiento rápido. A menudo da como resultado una menor distorsión y minimiza los riesgos de agrietamiento del trabajo. Las piezas carbonitruradas suelen tener un rango de dureza superficial de 55-62 HRC. En su mayoría, se realiza en piezas utilizadas en diferentes aplicaciones donde la fatiga superficial y estructural es una preocupación.

Proceso De Endurecimiento Por Inducción

Induction Hardening Process
Induction Hardening Process

Este tipo de endurecimiento superficial utiliza bobinas de inducción para proporcionar un medio rápido de calentar el metal y luego enfriarlo rápidamente con agua. Idealmente, se requiere un contenido de carbono de 0,3-0,6% en peso para este tipo de endurecimiento para crear martensita en la superficie.

La martensita es típicamente una estructura metaestable dura con una estructura cristalina tetragonal centrada en el cuerpo. El endurecimiento por inducción produce una superficie dura e inmensamente resistente al desgaste con buena resistencia a la fatiga por flexión y carga de contacto.

Técnicamente, el calentamiento se logra colocando el metal en un campo magnético generado por una corriente cambiante de alta frecuencia que pasa a través de un inductor. Las corrientes disipan energía para producir calor al fluir contra una resistencia conductora imperfecta.

La inducción permite calentar el metal rápidamente antes de que el calor pueda penetrar cualquier distancia en el material. Hace que la superficie sea inmensamente resistente al desgaste ya que el componente central no se ve afectado por sus propiedades físicas y su tratamiento. Luego, la superficie del metal se enfría para endurecerla y, por lo general, se usa sin templado adicional.

Endurecimiento Por Láser

Laser Hardening
Laser Hardening

Es un método de endurecimiento de la superficie que utiliza un rayo láser para brindar un medio rápido de calentar el metal y luego enfriarlo rápidamente. Este proceso crea una capa de martensita en la superficie mientras que el núcleo interno del metal mantiene la elasticidad y dureza originales.

El calor generado por la absorción de la luz láser se regula para evitar la fusión, por lo que se utiliza en la austenización selectiva de la superficie local. Después de eliminar la fuente de calor específica de la interacción, la zona es cuando se aplica el fenómeno de extinción automática.

La capa superficial absorbe la energía térmica, que se distribuye rápidamente a toda la pieza de trabajo.

El endurecimiento por láser produce una superficie resistente al uso y al desgaste. Además, las zonas superficiales delgadas se calientan y enfrían más rápido, lo que da como resultado microestructuras martensíticas finas incluso en metales con baja templabilidad. La principal ventaja de este proceso de endurecimiento superficial es que presenta deformaciones mínimas de las piezas procesadas y es relativamente rápido.

Endurecimiento De La Llama

Flame Hardening
Flame Hardening

Esta técnica utiliza un solo soplete con un cabezal especialmente diseñado para ofrecer un medio de calentamiento rápido del metal. Implica un calentamiento rápido del material metálico con una llama de gas directa a alta temperatura.

La capa superficial del material metálico calentado se calienta por encima del rango de transformación y se enfría a una velocidad que forma el endurecimiento deseado. Por lo general, la mayoría de los metales endurecidos mediante el endurecimiento por llama suelen estar en un rango de 0,3-0,6% de carbono.

También tienen una templabilidad ideal para la profundidad de revestimiento requerida y el templador utilizado. El desactivador normalmente se rocía sobre la superficie del material a una corta distancia detrás de la llama de calentamiento. Se necesita una manipulación inmediata y se puede realizar en un horno tradicional o mediante un método de templado a la llama. Una ventaja de este proceso es que hace posible el endurecimiento localizado.

Endurecimiento Por Haz De Electrones

Electron Beam Hardening
Electron Beam Hardening

Esta es una técnica de endurecimiento superficial que utiliza una columna de electrones organizados como fuente de energía. Esencialmente, el bombardeo de la columna de electrones sobre el material de la superficie genera calor, que aumenta hasta que el material o la superficie alcanza la temperatura deseada.

Por lo tanto, permite que el material logre una excelente resistencia al desgaste superficial mientras mantiene la tenacidad y la ductilidad en su núcleo. Por lo general, este método se usa para endurecer objetos con una capa superficial delgada llevándolos a una temperatura específica y dejándolos enfriar.

El aspecto único de este proceso de endurecimiento de la superficie es su capacidad para endurecer solo la capa de material más externa. Por lo tanto, significa que el material del núcleo del metal conserva sus propiedades químicas y mecánicas originales.

Además, este proceso se puede utilizar para endurecer el espesor del material de menos de 0,1 mm.

Técnicamente, implica excitar y emitir electrodos a partir de un electrodo de tungsteno. Como tal, se mueven miles de voltios a través del filamento, que emite los electrones.

Los campos magnéticos se utilizan para organizar y enfocar los electrones emitidos durante el proceso de endurecimiento del haz de electrones. El haz también se dirige a través del metal durante este proceso.

Desventajas Del Endurecimiento Superficial

Relatively Less Hardness Depth
Relativamente Menor Profundidad De Dureza

En su mayoría, la dureza se aplica como una capa delgada sobre el material de la superficie del metal. Por lo tanto, puede comprometer la calidad de algunas aplicaciones, especialmente aquellas que requieren una mayor dureza.

Suitable For Selected Metals
Adecuado Para Metales Seleccionados

La idoneidad de este proceso se limita a metales específicos.

Comparatively Costly
Comparativamente Costoso

Según el proceso real de endurecimiento de la superficie que utilice, puede ser costoso, especialmente para su adopción, debido a la formación de una capa delgada.

Requires A Lot Of Care
Requiere Muchos Cuidados

Por lo general, difícilmente habrá un proceso de tratamiento posterior al calor para las piezas que pasan por un endurecimiento de la superficie. Por lo tanto, implica que se debe tener mucho cuidado, especialmente con respecto al núcleo interno del metal.

Aplicaciones De Endurecimiento De Superficies

Automotive Industry
Industria Del Automóvil

Las piezas comunes en la industria automotriz endurecidas mediante este proceso incluyen cojinetes, engranajes, motores, cajas de cambios, ejes de transmisión, etc.

Aerospace Industry
Industria Aeroespacial

En esta industria, la acreditación y la certificación son fundamentales. Las piezas utilizadas en este sector que tienen una superficie templada incluyen palas de motor, válvulas, cojinetes, cilindros, tren de aterrizaje, etc.

Fitting Industry
Industria De La Adaptación

Las piezas templadas superficiales destacables en este sector incluyen tornillos, pernos, arandelas, tuercas, remaches, etc.

Machinery
Maquinaria

Los árboles de levas del motor, los sujetadores, los pernos y los percutores son algunas de las piezas endurecidas superficialmente en este sector.

Household Items
Artículos Para El Hogar

Sartenes de hierro fundido, utensilios de cocina, artículos para chimeneas y equipos relacionados

La gente también pregunta:

¿Es El Endurecimiento Superficial Similar Al Endurecimiento En Caja?

La principal diferencia entre estos procesos es que el endurecimiento superficial forma una capa delgada sobre una superficie metálica. Por otro lado, el endurecimiento de la superficie simplemente endurece la capa exterior y mantiene el núcleo suave durante todo el proceso.

¿Qué Técnica De Endurecimiento De La Superficie Es Popular?

Carburación

¿Es El Templado Lo Mismo Que El Endurecimiento De La Superficie?

No.

El templado es un proceso de tratamiento térmico a temperatura relativamente baja que a menudo se realiza después del proceso de endurecimiento de la superficie para lograr la relación deseada entre dureza y tenacidad.

Más recursos :

Pulido electrolítico

Recubrimiento en polvo sobre metal

anodizado de metales

Recubrimiento de metales

Pintura de metales

Scroll to Top