Borurización de aceros para herramientas para resistencia al desgaste
La borurización difunde boro en la superficie de una herramienta terminada y forma una capa de boruro de hierro que resiste el desgaste metal contra metal. La capa es dura, no depende de que un recubrimiento se adhiera al acero, y los resultados publicados se miden en los mismos grados que ya utiliza un taller de matrices. El costo del proceso es la temperatura. Un tratamiento de boro habitual se realiza a 800 a 900 °C (1470 a 1650 °F), lo cual es suficientemente caliente para austenizar la pieza, por lo que la borurización debe integrarse en la ruta de tratamiento térmico en lugar de añadirse después.
Qué hace el proceso
Los átomos de boro de una atmósfera sólida, líquida, gaseosa o de plasma alrededor de la pieza terminada se difunden en la superficie y forman una capa dura y resistente al agua de boruro de hierro. No se deposita nada sobre el acero, por lo que no hay recubrimiento que se desprenda como puede hacerlo una capa galvanizada. Las ganancias publicadas son en aceros para herramientas en lugar de acero al carbono simple. Las pruebas de desgaste metal contra metal mostraron una mejora de tres veces en la resistencia al desgaste para los aceros para herramientas O1 y O2 borurados y un aumento de más de dos veces para el acero para herramientas A2 borurado.
Ganancias medidas en herramientas y matrices
Dos resultados de matrices en la fuente muestran lo que significa el número de desgaste en producción. Una matriz de acero para herramientas A2 borurada mostró el doble de vida que una matriz de acero para herramientas O2 sin recubrimiento en una operación de embutición profunda que fabricaba copas de acero de bajo carbono, por lo que la comparación es entre un grado tratado y un grado sin tratar, no entre dos herramientas idénticas. Un rodillo H13 fabricado para formar bridas de latas de leche fue borurado y produjo tres veces más latas antes de desgastarse. El patrón en los tres resultados es que cuanto menor es la ganancia en el banco de desgaste, menor es la ganancia en producción, y que la tenacidad del grado base aún decide si la herramienta sobrevive a las cargas que recibe.
Ventana de proceso
La borurización se puede realizar a temperaturas tan bajas como 600 °C (1100 °F), pero la práctica habitual es un período de 1 a 6 h a 800 a 900 °C (1470 a 1650 °F). La capa que se forma tiene entre 13 y 130 µm (0.0005 y 0.005 in.) de espesor. Una superficie borurada es opaca en lugar de brillante, porque la capa es microrrugosa a la escala de las agujas de boruro que crecen en el acero.
La temperatura del proceso es la restricción que rige dónde se puede usar la borurización. Debido a que el tratamiento se realiza en el rango de austenización, o el tratamiento de boro mismo actúa como el paso de austenización con la pieza templada desde el baño, o la pieza tiene que ser reaustenizada y endurecida después de la borurización. Cualquiera de las dos rutas cambia las dimensiones de la pieza, lo que limita el proceso a aplicaciones donde se puede aceptar una tolerancia de aproximadamente 25 µm (0.001 in.). Una matriz que debe mantener una dimensión terminada más ajustada que eso es candidata para un proceso a menor temperatura.
Qué asumen estos números
Las comparaciones de desgaste y vida provienen de estudios publicados separados en diferentes máquinas y diferentes piezas de trabajo, por lo que son evidencia de que el tratamiento rinde en desgaste adhesivo y abrasivo y no un conjunto de multiplicadores intercambiables. El espesor de la capa de boruro, la temperatura y el tiempo del ciclo, el grado base y el acabado superficial antes del tratamiento influyen en el resultado, y la capa es frágil en flexión aunque es dura en deslizamiento. Confirme el grado, el ciclo y la acumulación de tolerancias en una primera pieza antes de que la borurización entre en una hoja de ruta.
Fuente: ASM Handbook, Volume 5, Surface Engineering, ASM International, 1994.