Los científicos del Instituto de Tecnología de Karlsruhe KIT están trabajando en el desarrollo de un nuevo proceso para endurecer el acero: con la ayuda de la metilamina, enriquecen los aceros de baja aleación con carbono y nitrógeno. La carbonitración a baja presión con metilamina ahorra tiempo ygas de proceso. Los aceros endurecidos de esta manera son adecuados para su uso en componentes sujetos a altas cargas mecánicas y térmicas en motores del futuro con bajo consumo de energía y bajas emisiones. Los investigadores presentan su proceso en el HTM - Journal of Heat Treatment yMateriales
Los motores de combustión aún tienen mucho potencial para ahorrar energía y reducir las emisiones. La tendencia actual es usar motores más pequeños de la misma potencia o incluso de mayor potencia. Los motores con una capacidad reducida de cilindro consumen menos combustible debido a su menor peso, menor fricción ymenor cantidad de calor de escape. Sin embargo, esta llamada reducción de tamaño se asocia con cargas mecánicas y térmicas aún mayores que actúan sobre los componentes ya muy cargados de los sistemas de inyección diesel, por ejemplo. Los sistemas de inyección diesel tienen que alcanzar presiones de inyección más altas y una inyección mejoradaprecisiones para cumplir con los requisitos de reducción de tamaño. Por lo tanto, las boquillas de inyección deben estar hechas de materiales altamente estables.
Una opción atractiva y económica es el uso de aceros de baja aleación, es decir, tipos de acero que contienen no más del cinco por ciento en masa de metales distintos al hierro. Estos aceros pueden mecanizarse bien en estado blando y luego endurecerse para su uso.Se obtiene una superficie dura con un núcleo resistente. Los científicos del Instituto Engler-Bunte de KIT ahora están trabajando en un nuevo proceso para el endurecimiento de la caja de acero, a saber, carbonitración a baja presión: a temperaturas entre 800 y 1050 ° C y presiones totalesPor debajo de 50 milibares, la superficie de los componentes que se van a endurecer se enriquece específicamente con carbono y nitrógeno y posteriormente se endurece mediante enfriamiento rápido. El proyecto dirigido por David Koch tiene como objetivo estudiar los fundamentos de la carbonitración a baja presión y desarrollar este proceso hasta la madurez en cooperacióncon investigación y socios de la industria. "La carbonitración a baja presión combina las ventajas de los procesos de baja presión con las de la carbonitración atmosférica", explica David Koch.La onitración daña la superficie de los componentes tratados por oxidación.Esto puede evitarse mediante procesos de baja presión.Además, se genera un perfil de dureza más homogéneo en el componente, en particular en el caso de geometrías complejas de componentes.
Hasta ahora, la carbonitración a baja presión se ha llevado a cabo casi exclusivamente utilizando amoníaco como donante de nitrógeno junto con un donante de carbono, es decir, etino o propano. Los científicos del KIT han estudiado otros gases y mezclas de gases para determinar la idoneidad para la carbonitración a baja presión.Su eficacia en el enriquecimiento de la capa superficial con carbono y nitrógeno se probó utilizando un termobalance. Junto con los investigadores de Robert Bosch GmbH, Stuttgart, descubrieron que los gases de proceso de metilamina CH3NH2 y dimetilamina CH3 2NH causan un buen enriquecimiento dela capa superficial con carbono y nitrógeno. Los resultados obtenidos para la carbonitración a baja presión con metilamina se presentan ahora en el HTM - Journal of Heat Treatment and Materials.
Cuando se usa metilamina para la carbonitración a baja presión, solo se requiere un gas en lugar de dos y los dos pasos del proceso generalmente aplicados se pueden reducir a uno solo. En comparación con el uso de amoníaco como donante de nitrógeno junto con un donante de carbono, la metilaminasolo alcanza un mayor enriquecimiento de nitrógeno en la capa superficial. A medida que el carbono entra en la capa superficial en paralelo, la duración del proceso se acorta considerablemente. La metilamina también permite la carbonización a temperaturas mucho más altas, lo que además acorta la duración del proceso. Además, el grado de utilizaciónde metilamina como gas de proceso es mejor, como resultado de lo cual se puede reducir la cantidad de gas utilizado.
Los científicos del KIT ahora están trabajando para optimizar aún más la carbonitración a baja presión con aminas. El trabajo se centra en particular en mejorar la homogeneidad y el ajuste libre de la entrada de carbono y nitrógeno. El siguiente objetivo es transferir el proceso del laboratorio a la escala piloto.
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Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Karlsruhe . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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