¿Cuáles son los dos tipos de atmósferas exotérmicas y sus aplicaciones? Se explican las atmósferas ricas vs. pobres.

Los dos tipos principales de atmósferas exotérmicas son la Rica (o Concentrada) y la Pobre (o Ligera). Se diferencian por sus relaciones de mezcla aire-gas, que dictan su composición química y potencial "reductor". Las atmósferas ricas contienen mayores niveles de hidrógeno y monóxido de carbono para prevenir la oxidación, mientras que las atmósferas pobres contienen menos agentes reductores y se utilizan cuando la protección de la superficie es menos crítica o se requiere oxidación.

La elección entre atmósferas ricas y pobres es fundamentalmente un compromiso entre protección y costo. Las atmósferas ricas ofrecen un entorno "reductor" para proteger las superficies de acero, mientras que las atmósferas pobres son soluciones rentables para metales no ferrosos como el cobre o procesos donde la oxidación es intencional.

1. Atmósferas Exotérmicas Ricas

Esta atmósfera a menudo se denomina "concentrada" porque se produce utilizando una relación de mezcla aire-gas más baja. Conserva una mayor concentración de gases reductores, lo que la hace químicamente activa para prevenir daños en la superficie.

Composición Química

Una atmósfera rica consiste típicamente en 71.5% de Nitrógeno (N2), 12.5% de Hidrógeno (H2), 10.5% de Monóxido de Carbono (CO), 5% de Dióxido de Carbono (CO2) y aproximadamente 0.5% de Metano (CH4).

Función "Reductora"

La presencia significativa de Hidrógeno y Monóxido de Carbono (que suman aproximadamente el 23%) crea un entorno reductor. Esto significa que la atmósfera elimina activamente el oxígeno, evitando que reaccione con el metal que se está tratando.

Aplicaciones Principales

Debido a sus cualidades protectoras, el gas exotérmico rico es el estándar para el tratamiento térmico de metales ferrosos.

• Temple y Recocido de Acero: Es esencial para tratar aceros de bajo carbono para evitar la descarburación (la pérdida de carbono de la superficie del acero).
• Soldadura Fuerte: Se utiliza ampliamente para soldadura fuerte de cobre y plata.
• Sinterización: Es la atmósfera preferida para aplicaciones de sinterización de metales en polvo.

2. Atmósferas Exotérmicas Pobres

También conocidas como atmósferas exotérmicas "ligeras", estas se producen con una relación aire-gas más alta. Esto da como resultado una combustión casi completa, dejando muy pocos componentes combustibles o reductores restantes en el gas.

Composición Química

Una atmósfera pobre es predominantemente Nitrógeno (86.8%) y Dióxido de Carbono (10.5%). Contiene niveles muy bajos de gases reductores, con solo aproximadamente 1.5% de Monóxido de Carbono y 1.2% de Hidrógeno.

Función "Oxidante"

Debido al bajo contenido de Hidrógeno y al alto contenido de Dióxido de Carbono, esta atmósfera no es adecuada para el tratamiento térmico brillante de aceros. En el contexto del acero, el alto contenido de CO2 actúa como un agente oxidante, lo que escalaría o empañaría la superficie del metal.

Aplicaciones Principales

Las atmósferas pobres se utilizan para procesos donde un entorno reductor no es necesario o donde se requiere oxidación superficial deliberada.

• Recocido de Cobre: Si bien es oxidante para el acero, esta atmósfera es adecuada para el recocido de cobre.
• Oxidación Controlada: Se elige específicamente para procesos que requieren una reacción química con la superficie en lugar de protección contra ella.

Comprensión de los Compromisos

Al seleccionar una atmósfera, debe equilibrar la actividad química con la sensibilidad del material.

El Riesgo de Descarburación

Si utiliza una atmósfera Pobre en acero, el alto contenido de CO2 reaccionará con el carbono en la superficie del acero. Esto causa descarburación, lo que resulta en una capa superficial blanda y débil. Se requieren atmósferas Ricas para mantener los niveles de carbono en aceros de bajo carbono.

Seguridad y Combustibilidad

Las atmósferas Ricas contienen más del 20% de gases combustibles (H2 y CO), lo que las hace inflamables; requieren un manejo cuidadoso y protocolos de seguridad. Las atmósferas Pobres, con menos del 4% de gases combustibles, son generalmente no inflamables y más fáciles de manejar, pero carecen de poder protector para metales ferrosos.

Tomando la Decisión Correcta para su Objetivo

La decisión depende completamente del metal que esté tratando y del acabado superficial que requiera.

• Si su principal objetivo es Proteger el Acero de Bajo Carbono: Utilice una atmósfera Exotérmica Rica para prevenir la descarburación y asegurar una superficie limpia durante el recocido o la sinterización.
• Si su principal objetivo es el Recocido de Cobre: Utilice una atmósfera Exotérmica Pobre, ya que proporciona un entorno de proceso suficiente sin el costo o la inflamabilidad de las mezclas con alto contenido de hidrógeno.

En resumen, utilice atmósferas Ricas para prevenir la oxidación en acero y atmósferas Pobres para inducir la oxidación o tratar metales no ferrosos.

Tabla Resumen:

Característica	Atmósfera Exotérmica Rica	Atmósfera Exotérmica Pobre
Composición Principal	~12.5% H2, 10.5% CO, 71.5% N2	~1.2% H2, 1.5% CO, 86.8% N2
Naturaleza Química	Fuertemente Reductora	Ligeramente Oxidante
Combustibilidad	Inflamable (>20% combustibles)	No inflamable (<4% combustibles)
Aplicaciones Clave	Recocido de acero, sinterización, soldadura fuerte	Recocido de cobre, oxidación controlada
Ventaja Principal	Previene la descarburación y la oxidación	Rentable; manejo más seguro

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