Cementació
La cementació[1], a voltes citada com carburizado o carburisació,[Nota 1] és un tractament tèrmic d'enduriment superficial en el que el ferro o l'acer absorbixen carbono mentres el metal es calfa en presència d'un material que conté carbono, com carbó vegetal o monòxit de carbono. L'intenció és endurir el metal. Depenent de la duració del procés i de la seua temperatura, l'àrea afectada pot variar en contingut de carbono. Els temps d'cementacó més llarcs i les temperatures més altes generalment aumenten la profunditat de la difusió del carbono.
De forma similar, quan el ferro o l'acer es gelen ràpidament per mig de templat, el major contingut de carbono en la superfície exterior s'endurix per la transformació d'austenita en martensita, mentres que el núcleu permaneix bla i resistent en microestructura de ferrita i/o perlita.[2] No obstant, el carburizado permet el refredat gradual de les peces tractades, lo que evita les tensions tèrmiques generades pel templat.
Este procés de fabricació es pot caracterisar pels següents punts clau:
- S'aplica a peces de treball baixes en carbono.
- Les peces de treball estan en contacte en un gas, líquit o sòlit en alt contingut de carbono.
- Es genera una superfície endurida; pero els núcleus de les peces conserven en gran mida el seu tenacitat i ductilitat.
- Produïx profunditats de cementacó de fins a 0,6 mm.
En alguns casos, servix per a revertir el descarburizado no desijat generat durant un procés de fabricació.
Procediment
La cementacó de l'acer implica un tractament tèrmic de la superfície metàlica utilisant una font de carbono.[3] El carburizado es pot utilisar per a aumentar la durea de la superfície de l'acer en baix contingut de carbono.[3]
Antigament s'usava l'aplicació directa de carbó vegetal empaquetat al voltant de la mostra a tractar (procés inicialment denominat cementacó), pero les tècniques modernes usen gasos o plasmes que contenen carbono (com diòxit de carbono o metà). El procés depén principalment de la composició del gas utilisat i de la temperatura del forn, que deuen controlar-se cuidadosadament, ya que la calor també pot afectar la microestructura del restant del material. Per a aplicacions en les que es desija un gran control sobre la composició del gas, la carburacó pot tindre lloc a pressions molt baixes en una cambra de buit.
La carburacó per plasma s'usa cada volta més per a millorar les característiques superficials (com la resistència al desgast i a la corrosió, la durea, i la capacitat de càrrega, ademés d'atres variables que incidixen en la seua calitat) de varis metals, en particular de l'acer inoxidable. El procés és respectuós en el mig ambient (en comparació a la cementacó gaseosa o sòlida). També proporciona un tractament uniforme de components en geometria complexa (el plasma pot penetrar en orificis i espais reduïts), lo que ho fa molt flexible en térmens de tractament de components.
El procés de carburisació funciona per mig de la difusió d'àtoms de carbono en les capes superficials d'un metal. Com els metals estan formats per àtoms units estretament a una ret de Bravais metàlica , els àtoms de carbono es difonen en l'estructura cristalina del metal i permaneixen en solució (dissolts dins de la matriu cristalina del metal; açò normalment ocorre a temperatures més baixes) o reaccionen en elements en el metal amfitrió per a formar carbur (normalment a temperatures més altes, per la major movilitat dels àtoms del metal amfitrió). Si el carbono permaneix en una solució sòlida, l'acer es tracta tèrmicament per a endurir-ho. Abdós mecanismes enfortixen la superfície del metal, el primer formant perlita o martensita, i el segon per mig de la formació de carbur. Abdós materials són durs i resistixen a l'abrasió.
La cementacó en gas es porta a terme normalment a una temperatura dins del ranc de 900 a 950 °C.
En soldadura de oxiacetileno, una flama carburizante és aquella en poc oxigen, lo que produïx una flama en suja de temperatura més baixa. A sovint s'usa per al recuit de metals, fent-los més maleables i flexibles durant el procés de soldadura.
Un objectiu principal en produir peces de treball cementadas és garantisar el màxim contacte entre la superfície de la peça de treball i els elements rics en carbono. En la cementacó en gas i líquit, les peces de treball a sovint se sostenen en canastres de malla o se suspenen en aram. En la cementacó en paquet, la peça de treball i el carbó estan tancats en un recipient per a garantisar que es mantinga el contacte en la major superfície possible. Els recipients d'carburacó de paquet generalment estan fets d'acer al carbono recobert en alumini o aleació de cromo-níquel resistent a la calor i sagellats en totes les obertures en argila refractaria.
Agents endurecedores
Existixen diferents tipos d'elements o materials que es poden utilisar per a realisar este procés, pero consistixen principalment en materials en un alt contingut de carbono. Alguns agents endurecedores típics inclouen gasos com monòxit de carbono (CO), cianur de sodi i carbonat de bari, o carbó vegetal de fustes dures. En la cementacó en gas, s'usen propà o gas natural com a fonts de carbono. En la cementacó líquida, el carbono es deriva d'una sal fosa composta principalment de cianur de sodi (NaCN) i clorur de bari (BaCl<sub>2</sub>). En la cementacó en paquet, el coque o el carbó de fusta dura emeten monòxit de carbono.
Possibilitats geomètriques
Hi ha tot tipo de peces de treball que es poden cementar, lo que significa possibilitats casi illimitades per a les formes que es poden tractar. No obstant, es deu prestar especial atenció als materials que contenen seccions no uniformes o no simètriques. Diferents seccions travesseres poden tindre diferents velocitats de refredat, que poden causar tensions excessives en el material i provocar trencaments.[4]
Canvis dimensionals
És virtualment impossible que una peça de treball se someta a carburisació sense tindre alguns canvis dimensionals. La cantitat d'estos canvis varia segons el tipo de material que s'utilisa, el procés al que se somet el material i el tamany i la forma originals de la peça de treball. No obstant, els canvis són menuts en comparació a les operacions de tractament tèrmic.[4]
| Propietats del material de treball | Efectes de la cementacó |
|---|---|
| Mecànics |
|
| Físics |
|
| Químics |
|
Material de la peça
Per lo general, els materials que es carburizan són acers aleados i en baix contingut de carbono, en un contingut inicial de carbono que oscila entre el 0,2 i el 0,3 %. La superfície de la peça de treball deu estar lliure de contaminants, com a oli, òxits o solucions alcalinas, que impedixquen o dificulten la difusió de carbono en la superfície de la peça de treball.[4]
Comparació de diferents métodos
En general, els equips de carburisació per paquet poden acomodar peces de treball més grans que els equips d'carburacó en líquit o gas, pero els métodos de carburisació en líquit o gas són més ràpits i es presten al maneig mecanisat de materials. Ademés, les ventages de cementar per mig de carbonitruracó són una major profunditat del tractament (és possible obtindre gruixa de més de 7,6 mm, menys distorsió i millor resistència a l'impacte. Açò ho fa perfecte per a aplicacions d'alta resistència i desgast (per eixemple, tijeras o espases). Les desventages inclouen despeses adicionals, temperatures de treball més altes i major temps.[4]
Vore també
- Carbonitruracó
- Acer d'cementacó
- Acer de cresol
- Armadura Harvey (també coneguda com a acer harveyizado), una aplicació primerenca de la cementacó
- Hayward A. Harvey, pioner en el desenroll del carburizado
- Nitruracó
Referències
- ↑
- ↑ Oberg, E., Jones, F., and Ryffel, H. (1989) Machinery's Handbook 23rd Edition. New York: Industrial Press Inc.
- ↑ 3,0 3,1 «Low-carbon steels». efunda. Consultat el 2012-05-25.
- ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 Robert H. Todd, Dell K. Allen and Leo Alting Manufacturing Processes Reference Guide. Industrial Press Inc., 1994. pp. 421–426
Enllaços externs
«cementació». Diccionari General de la Llengua Valenciana . Real Acadèmia de Cultura Valenciana (RACV).
Erro en la cita: Existixen etiquetes <ref> per a un grup nomenat "Nota", pero no es trobà una etiqueta <references group="Nota"/>