La carburación es un proceso de la ingeniería de materiales y describe el enriquecimiento de materiales metálicos con carbono. Esto se puede hacer específicamente mediante el tratamiento térmico del aceroo involuntariamente como una forma de corrosión a alta temperatura.
La carburación selectiva de un acero mediante tratamiento térmico se conoce como cementación. En este proceso, los aceros con bajo contenido de carbono se exponen a una atmósfera que contiene carbono a elevadas temperaturas en un horno de temple. Las temperaturas de recocido suelen estar entre 850 y 950 grados centígrados. El medio de carburación puede suministrarse al material en forma sólida, líquida o gaseosa. Independientemente del medio, el carbono penetra en el área del borde de la pieza y se acumula allí. A esto le sigue un enfriamiento muy rápido, el llamado endurecimiento, de la pieza. Durante este proceso, se forma una capa de borde muy dura y resistente al desgaste en la superficie del acero. El núcleo de la pieza, que tiene un contenido de carbono aún más bajo, sigue siendo muy resistente. Por lo tanto, el núcleo todavía tiene una alta ductilidad. Debido a la combinación de una superficie dura y un núcleo blando, los aceros cementados tienen una resistencia muy alta a las cargas dinámicas y por lo tanto tienen una larga vida útil. Se utiliza, por ejemplo, para ruedas dentadas, árboles de levas o herramientas.
La carburación también puede ocurrir como un efecto indeseable en la corrosión a alta temperatura de componentes en atmósferas que contienen carbono a altas temperaturas. Esto afecta particularmente a los materiales utilizados en la industria petroquímica, por ejemplo en el craqueo , así como en la industria química o en la gasificación del carbón. Durante la carburación, el carbono se difunde en el material, lo que lleva a un cambio en la estructura del material. Esto tiene un efecto sobre las propiedades mecánicas y empeora la ductilidad. Debido a la reducción asociada de la dureza, se pueden formar grietas y por lo tanto dañar los componentes.
Una forma particularmente severa de carburación en el curso de la corrosión de alta temperatura es el llamado polvo de metal. Esta forma de corrosión tiene lugar a temperaturas medias y con un contenido de carbono muy alto en la atmósfera. El alto contenido de carbono de los gasesde síntesis y de los gases reductores provoca una eliminación muy fuerte de material a temperaturas de unos 500 a 700 °C. La corrosión hace que los componentes estructurales individuales del acero se descompongan en grafito y polvo de metal, que se liberan de la superficie. Esto da lugar a daños materiales masivos en los componentes, que pueden conducir a fallos y, por tanto, a una reducción de la vida útil.
Para garantizar la longevidad y la durabilidad de las plantas que funcionan a temperaturas elevadas, es esencial el uso y el desarrollo ulterior de materiales de altatemperatura con una mayor resistencia a la carburación. La resistencia a la corrosión a alta temperatura puede mejorarse aún más mediante una capa adicional de protección contra la corrosión a alta temperatura, si es necesario. Sólo una selección selectiva de materiales, teniendo en cuenta las condiciones de funcionamiento, puede prevenir los daños a los materiales de alta temperaturay aumentar así la eficiencia energética de las plantas.
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