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El proceso de cementación es un método de tratamiento térmico que se utiliza para aumentar la dureza de la superficie y la resistencia al desgaste del acero con bajo contenido de carbono manteniendo al mismo tiempo un núcleo dúctil y resistente. Esto se logra difundiendo carbono en la capa superficial del metal a altas temperaturas, generalmente por debajo de su punto de fusión, en un ambiente rico en carbono. El proceso implica calentar el acero en un horno, exponerlo a elementos ricos en carbono como el gas propano y permitir que el carbono se difunda en la superficie. Después de la cementación, el acero a menudo se enfría en aceite para endurecer la superficie, lo que da como resultado una capa exterior dura y un núcleo más blando y maleable. Este método se utiliza ampliamente en industrias que requieren componentes duraderos y resistentes al desgaste, como la fabricación de maquinaria y automóviles.

Puntos clave explicados:

1. Propósito de la carburación:

   • La carburación se utiliza principalmente para aumentar la dureza de la superficie y la resistencia al desgaste del acero con bajo contenido de carbono.
   • Lo logra enriqueciendo la capa superficial con carbono, lo que mejora la templabilidad al tiempo que mantiene la ductilidad y tenacidad del núcleo.
   • Esta doble propiedad es esencial para componentes que requieren tanto durabilidad de la superficie como resistencia interna, como engranajes, ejes y cojinetes.

2. Descripción general del proceso:

   • El acero se calienta en un horno a una temperatura inferior a su punto de fusión, normalmente entre 850°C y 950°C.
   • Luego se expone a un ambiente rico en carbono, como gas propano, metano o atmósfera endotérmica.
   • Los átomos de carbono se difunden en la superficie del acero, creando una capa rica en carbono.

3. Pasos para la carburación:

   • Paso 1: preparación: La pieza de acero se limpia y se coloca en un horno.
   • Paso 2: Calefacción: El horno se calienta a la temperatura deseada, asegurando una distribución uniforme del calor.
   • Paso 3: Introducción al carbono: Se introduce en el horno un gas rico en carbono (p. ej., propano).
   • Paso 4: Difusión de carbono: El calor hace que el gas se descomponga, liberando átomos de carbono que se difunden en la superficie del acero.
   • Paso 5: enfriamiento: Después de la cementación, el acero se enfría (templa) rápidamente en aceite u otro medio para endurecer la superficie.

4. Tipos de carburación:

   • Carburación de gas: Utiliza gases ricos en carbono como propano o metano en un horno de atmósfera controlada.
   • Carburación al vacío: Realizado en un horno de vacío para minimizar la oxidación y mejorar la difusión del carbono.
   • Carburación líquida: Implica sumergir el acero en un baño líquido rico en carbono, como sal fundida.
   • Pack Carburación: El acero se empaqueta en un material rico en carbono (por ejemplo, carbón vegetal) y se calienta en un recipiente sellado.

5. Beneficios de la carburación:

   • Dureza superficial: La superficie enriquecida con carbono se vuelve altamente resistente al desgaste y la abrasión.
   • Dureza del núcleo: El núcleo permanece blando y dúctil, proporcionando resistencia al impacto.
   • Control de precisión: La profundidad de la caja (normalmente de 0,020″ a 0,050″) y la concentración de carbono se pueden controlar con precisión.
   • Versatilidad: Adecuado para una amplia gama de aleaciones de acero con bajo contenido de carbono y geometrías complejas.

6. Aplicaciones del acero carburizado:

   • Industria automotriz: Se utiliza para engranajes, cigüeñales y árboles de levas para mejorar la durabilidad.
   • Maquinaria: Se aplica a componentes como rodamientos, rodillos y herramientas de corte para mejorar la resistencia al desgaste.
   • Aeroespacial: Se utiliza en piezas que requieren altas relaciones resistencia-peso y resistencia a la fatiga.

7. Consideraciones para equipos y consumibles:

   • Selección del horno: Elija hornos con control de temperatura preciso y distribución uniforme del calor.
   • Fuentes de carbono: Utilice gases o materiales ricos en carbono de alta calidad para garantizar resultados consistentes.
   • Medio de enfriamiento: Seleccione aceites o líquidos de enfriamiento apropiados según el tipo de acero y la dureza deseada.
   • Materiales de enmascaramiento: Utilice pinturas o revestimientos que eliminen el carbón para proteger las áreas que no deben carburarse.

8. Ventajas sobre otros métodos de tratamiento térmico:

   • La carburación proporciona un endurecimiento más profundo y uniforme en comparación con métodos como el endurecimiento por llama o el endurecimiento por inducción.
   • Es rentable para la producción a gran escala y adecuado para piezas complejas.

Al comprender el proceso de cementación, los compradores de equipos pueden tomar decisiones informadas sobre los tipos de hornos, gases y consumibles necesarios para lograr resultados óptimos para sus aplicaciones específicas.

Tabla resumen:

Aspecto	Detalles
Objetivo	Aumenta la dureza de la superficie y la resistencia al desgaste mientras mantiene la tenacidad del núcleo.
Temperatura del proceso	850°C a 950°C, por debajo del punto de fusión del acero.
Fuentes de carbono	Propano, metano, atmósfera endotérmica, sal fundida o carbón vegetal.
Pasos clave	Preparación, calentamiento, introducción de carbono, difusión y enfriamiento.
Tipos	Carburación con gas, vacío, líquido y pack.
Beneficios	Dureza de la superficie, dureza del núcleo, control de precisión y versatilidad.
Aplicaciones	Engranajes de automoción, rodamientos de maquinaria, componentes aeroespaciales.

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