Cuando se trata de acero de ingeniería 8620, comprender la diferencia entre endurecimiento total y endurecimiento por cementación es crucial tanto para los fabricantes como para los usuarios finales. Como proveedor de acero de ingeniería 8620, he sido testigo de primera mano de las diversas necesidades de los clientes y de la importancia de estos dos procesos de endurecimiento.
Endurecimiento completo del acero de ingeniería 8620
El endurecimiento total es un proceso de tratamiento térmico que tiene como objetivo lograr una dureza uniforme en toda la sección transversal del componente de acero de ingeniería 8620. Este proceso comienza calentando el acero a una temperatura dentro de su rango austenítico. Para el acero 8620, esta temperatura suele rondar los 820 - 860 °C (1508 - 1580 °F). Una vez que el acero alcanza esta temperatura, se mantiene allí durante un tiempo suficiente para garantizar que toda la sección transversal se transforme en austenita.
El siguiente paso es el temple, que implica enfriar rápidamente el acero. Los medios de enfriamiento pueden variar, siendo las opciones más comunes agua, aceite o soluciones de polímeros. El enfriamiento con agua proporciona la velocidad de enfriamiento más rápida, lo que da como resultado una alta dureza pero también aumenta el riesgo de agrietamiento y distorsión. El enfriamiento con aceite es una opción más moderada, que ofrece un equilibrio entre dureza y riesgo de agrietamiento. Las soluciones de polímeros se pueden ajustar para proporcionar una amplia gama de velocidades de enfriamiento.
Después del templado, el acero suele templarse. El templado se realiza recalentando el acero a una temperatura más baja, generalmente entre 150 y 650 °C (302 y 1202 °F), según las propiedades deseadas. El templado reduce las tensiones internas creadas durante el temple y mejora la tenacidad del acero al tiempo que reduce ligeramente su dureza.
La principal ventaja del endurecimiento total es que proporciona una dureza y propiedades mecánicas consistentes en todo el componente. Esto lo hace adecuado para aplicaciones en las que toda la pieza debe soportar cargas y desgaste elevados, como en algunos engranajes y ejes de alta resistencia. Sin embargo, el endurecimiento total puede estar limitado por el tamaño del componente. A medida que aumenta el tamaño de la pieza, resulta más difícil lograr un enfriamiento uniforme durante el enfriamiento, lo que puede provocar una dureza no uniforme y un mayor riesgo de agrietamiento.
Caso: endurecimiento del acero de ingeniería 8620
El endurecimiento por cementación, por otro lado, es un proceso que crea una capa exterior dura (carcasa) en la superficie del acero de ingeniería 8620 manteniendo un núcleo relativamente blando y resistente. Existen varios métodos de cementación, pero la cementación es uno de los más utilizados para el acero 8620.
La cementación implica calentar el acero en un ambiente rico en carbono, como un medio de cementación gaseoso o líquido. A temperaturas elevadas (generalmente alrededor de 900 - 950°C o 1652 - 1742°F), los átomos de carbono se difunden en la superficie del acero, aumentando el contenido de carbono en la capa exterior. Cuanto mayor sea el tiempo de carburación y mayor sea la temperatura, más profunda será la carcasa.
Después de la cementación, el acero se enfría para transformar la capa superficial con alto contenido de carbono en martensita, una fase dura y quebradiza. De manera similar al endurecimiento total, los medios de enfriamiento pueden ser agua, aceite o polímeros. Después del templado, también se lleva a cabo un revenido para aliviar las tensiones internas y mejorar la dureza de la carcasa.
La principal ventaja del endurecimiento por cementación es que combina la alta resistencia al desgaste de una superficie dura con la tenacidad de un núcleo blando. Esto lo hace ideal para aplicaciones donde la superficie del componente necesita resistir el desgaste, como en engranajes, cojinetes y árboles de levas, mientras que el núcleo puede absorber impactos y evitar grietas. Además, el endurecimiento por cementación se puede aplicar a componentes más grandes en comparación con el endurecimiento total porque solo es necesario endurecer la capa superficial.
Comparación de endurecimiento total y endurecimiento por cementación
Distribución de dureza
En el endurecimiento total, la dureza es relativamente uniforme en toda la sección transversal del componente. En el caso del endurecimiento se produce un importante gradiente de dureza desde la capa exterior dura hasta el núcleo blando. La dureza de la carcasa puede ser mucho mayor que la dureza del núcleo, lo que proporciona una excelente resistencia al desgaste en la superficie y al mismo tiempo mantiene la tenacidad en el interior.
Propiedades mecánicas
El acero 8620 totalmente endurecido tiene propiedades mecánicas consistentes en toda la pieza, lo que resulta beneficioso para aplicaciones que requieren una resistencia uniforme. Sin embargo, el acero cementado ofrece una combinación de alta dureza superficial para resistencia al desgaste y un núcleo resistente para absorción de impactos. Esto hace que los componentes cementados sean más adecuados para aplicaciones con condiciones de carga complejas.
Limitaciones de tamaño de los componentes
El endurecimiento total está más limitado por el tamaño del componente. A medida que aumenta el tamaño, resulta difícil lograr un enfriamiento uniforme durante el enfriamiento, lo que genera una dureza no uniforme y posible agrietamiento. El endurecimiento por cementación se puede aplicar a componentes más grandes porque solo se endurece la capa superficial y los requisitos de enfriamiento son menos críticos para la integridad general de la pieza.
Costo
El costo del endurecimiento total puede ser relativamente alto, especialmente para componentes grandes, debido a la necesidad de un control preciso del proceso de enfriamiento para evitar grietas. El endurecimiento por cementación puede ser más rentable para piezas más grandes, ya que requiere menos energía y un control de enfriamiento menos preciso para toda la pieza.
Aplicaciones del acero de ingeniería 8620 endurecido y endurecido
A través de aplicaciones reforzadas
El acero 8620 completamente endurecido se usa comúnmente en aplicaciones donde todo el componente necesita tener alta resistencia y resistencia al desgaste. Por ejemplo, en algunas maquinarias industriales de servicio pesado, se utilizan ejes completamente endurecidos para transmitir pares elevados. Estos ejes deben poder soportar las fuerzas aplicadas en toda su longitud sin deformarse ni fallar.
Caso: aplicaciones reforzadas
El acero cementado 8620 se utiliza ampliamente en las industrias automotriz y aeroespacial. En las transmisiones de automóviles, los engranajes suelen estar cementados. La superficie dura de los engranajes puede soportar las altas tensiones de contacto y el desgaste durante el funcionamiento, mientras que el núcleo resistente puede absorber las cargas de impacto generadas durante el cambio de marchas. En aplicaciones aeroespaciales, componentes como las piezas del tren de aterrizaje pueden endurecerse para proporcionar la resistencia al desgaste y la tenacidad necesarias.
Nuestro papel como proveedor de acero de ingeniería 8620
Como proveedor de acero de ingeniería 8620, entendemos los requisitos únicos de los diferentes procesos de endurecimiento. Podemos proporcionar acero 8620 de alta calidad que es adecuado tanto para endurecimiento total como para endurecimiento por cementación. Nuestro acero se produce cuidadosamente para cumplir con estrictos estándares de calidad y composición química, lo que garantiza resultados consistentes durante los procesos de endurecimiento.
También ofrecemos soporte técnico a nuestros clientes. Si es nuevo en el trabajo con acero 8620 o tiene requisitos de endurecimiento específicos, nuestro equipo de expertos puede brindarle asesoramiento sobre el mejor proceso de endurecimiento para su aplicación. Podemos ayudarle a optimizar los parámetros del tratamiento térmico para lograr la dureza, resistencia y tenacidad deseadas de sus componentes.
Además del acero de ingeniería 8620, también suministramos otros aceros de alta calidad como52100 Acero para rodamientos,Tubería de acero inoxidable 201, yAcero inoxidable 304(L). Estos aceros tienen sus propias propiedades y aplicaciones únicas, y podemos ayudarlo a seleccionar el acero más adecuado para su proyecto.
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Referencias
- Manual de ASM Volumen 4: Tratamiento térmico. ASM Internacional.
- Manual de metales Edición de escritorio, tercera edición. ASM Internacional.
- "Tratamiento térmico de aceros" de George E. Totten y Larry C. West.