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El endurecimiento por cementación es un proceso de tratamiento térmico especializado que se utiliza para aumentar la dureza de la superficie exterior de una pieza metálica manteniendo un núcleo más suave y dúctil. Este proceso es particularmente útil para componentes que requieren una alta resistencia al desgaste en la superficie pero necesitan conservar dureza y flexibilidad en el núcleo, como engranajes, ejes y cojinetes. El proceso paso a paso de cementación implica varias etapas, cada una de las cuales es crítica para lograr las propiedades deseadas en el metal.

Puntos clave explicados:

1. Selección de materiales:

   • El primer paso en caso de endurecimiento es seleccionar el material adecuado. Por lo general, se eligen aceros con bajo contenido de carbono o aleaciones de hierro porque pueden absorber eficazmente carbono o nitrógeno durante el proceso de endurecimiento. Estos materiales permiten una diferencia significativa de dureza entre la superficie y el núcleo.

2. Limpieza y preparación de la superficie:

   • Antes de que comience el proceso de endurecimiento real, la pieza metálica debe limpiarse a fondo para eliminar suciedad, aceite u óxidos. Esto garantiza que los agentes endurecedores (carbono o nitrógeno) puedan penetrar uniformemente en la superficie. La preparación de la superficie puede implicar una limpieza mecánica (por ejemplo, chorro de arena) o una limpieza química (por ejemplo, usando disolventes o ácidos).

3. Calentar el metal:

   • El metal se calienta a una temperatura específica, normalmente entre 850 °C y 950 °C (1562 °F y 1742 °F), según el material y la dureza deseada. Este paso es crucial porque permite que el metal alcance un estado en el que pueda absorber carbono o nitrógeno de forma eficaz. El proceso de calentamiento suele realizarse en un entorno controlado, como un horno, para garantizar una distribución uniforme de la temperatura.

4. Introducción de agentes endurecedores (carburación o nitruración):

   • Una vez que el metal alcanza la temperatura deseada, se expone a un ambiente rico en carbono o nitrógeno. Este paso se conoce como carburación o nitruración, respectivamente.
     • Carburación: En este proceso, el metal se coloca en una atmósfera rica en carbono, como un gas o un líquido que contiene compuestos de carbono. El carbono se difunde en la superficie del metal, aumentando su contenido de carbono y, en consecuencia, su dureza.
     • nitruración: En este proceso, el metal se expone a un ambiente rico en nitrógeno, a menudo en forma de gas amoníaco. Los átomos de nitrógeno se difunden hacia la superficie, formando nitruros duros que aumentan la dureza de la superficie.

5. Remojo:

   • Después de la introducción de agentes endurecedores, el metal se mantiene a alta temperatura durante un período específico, conocido como tiempo de remojo. Esto permite que el carbono o el nitrógeno se difundan más profundamente en el metal, creando una carcasa endurecida del espesor deseado. El tiempo de remojo puede variar desde unos pocos minutos hasta varias horas, dependiendo del material y de la profundidad requerida de la caja.

6. Temple:

   • Una vez que se completa el período de remojo, el metal se enfría o templa rápidamente para fijar la superficie endurecida. El enfriamiento generalmente se realiza sumergiendo el metal en un medio refrigerante como agua, aceite o aire. El rápido enfriamiento hace que la superficie se endurezca significativamente mientras que el núcleo permanece relativamente blando y dúctil.

7. templado:

   • Después del templado, el metal puede someterse a un revenido para reducir la fragilidad y mejorar la tenacidad. El templado implica recalentar el metal a una temperatura más baja (normalmente entre 150 °C y 650 °C o 302 °F y 1202 °F) y luego dejar que se enfríe lentamente. Este paso ayuda a aliviar las tensiones internas y lograr un equilibrio entre dureza y tenacidad.

8. Acabado Final:

   • El último paso en el proceso de cementación es terminar la pieza metálica. Esto puede implicar esmerilado, pulido o recubrimiento para lograr el acabado superficial y la precisión dimensional deseados. El acabado también garantiza que la pieza cumpla con las especificaciones requeridas para la aplicación prevista.

Siguiendo estos pasos, el endurecimiento por cementación puede mejorar significativamente la durabilidad y la resistencia al desgaste de los componentes metálicos manteniendo su integridad estructural. Esto lo convierte en un proceso esencial en industrias donde se requieren materiales de alto rendimiento.

Tabla resumen:

Paso	Descripción
1. Selección de Material	Elija aceros con bajo contenido de carbono o aleaciones de hierro para una absorción eficaz de carbono/nitrógeno.
2. Limpieza y preparación	Elimine la suciedad, el aceite o los óxidos para asegurar una penetración uniforme de los agentes endurecedores.
3. Calentar el metal	Caliente a 850°C–950°C (1562°F–1742°F) para una absorción óptima de carbono/nitrógeno.
4. Agentes endurecedores	Introduzca carbono (carburación) o nitrógeno (nitruración) para aumentar la dureza de la superficie.
5. Remojo	Mantener a alta temperatura para permitir la difusión de los agentes endurecedores en el metal.
6. Apagar	Enfríe rápidamente para fijar la superficie endurecida mientras mantiene el núcleo dúctil.
7. Templado	Vuelva a calentar para reducir la fragilidad y mejorar la dureza.
8. Acabado final	Esmerilar, pulir o recubrir para lograr el acabado superficial y la precisión deseados.

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