Obtención y medición de una capa superficial de alta dureza y resistencia al desgaste por carburación en medio sólido en probetas de acero de bajo contenido de carbono

CEMENTACION SOLIDA

OBJETIVOS

Obtención y medición de una capa superficial de alta dureza y resistencia al desgaste por carburación en medio sólido en probetas de acero de bajo contenido de carbono.

GENERALIDADES

Muchas partes de maquinaria, necesitan superficies muy duras, resistentes al desgaste y a la penetración con el nucleo central muy tenaz para poder soportar los choques a que está sometida. Los procedimientos para conseguir estas características son la cementación, la cianuración, la carbonitruración, la nitruración, la sulfurización, el temple local, el deposito por soldadura y el cromado duro.

La cementación consiste en aumentar el contenido de carbono en la superficie de las piezas de acero de bajo contenido de carbono, rodeándolas de un medio carburante y manteniendo todo el conjunto, durante cierto tiempo a elevada temperatura, luego se templan y revienen las piezas quedando con gran dureza superficial, 60 Rc; se pueden emplear cementantes sólidos, líquidos y gaseosos.

La cantidad y distribución del carbono absorbido por las piezas depende de la composición del acero, de la naturaleza del medio carburante, de la temperatura y del tiempo de cementación.

Se utilizan diversos medios carburantes como carbón vegetal, huesos calcinados, cuero o coque mezclados con carbonatos de bario, de calcio o de sodio.

Una de las mezclas carburantes comprobadas está compuesta por 50% de carbón vegetal, 30% de coque, con tamaño de grano de 3 a 6 mm de diámetro y un 20% de carbonato de bario en polvo.

Las reacciones que ocurren durante la cementación a alta temperatura son:

2C + 02 --- 2C0

2CO --- C +C02

C+ 3Fe --- Fe3C

Para que en el acero ocurra la absorción del carbono, es necesario que el acero se encuentre en estado austenítico a temperaturas comprendidas entre 850 y 950°C.

Los carbonatos mezclados con el carbón vegetal aceleran la penetración del carbón naciente, al facilitar la formación de óxidos de carbono, de acuerdo con la reacción:

BaCO3 -- BaO + C02

CO2 + C -- 2C0

Las mezclas cementantes con el uso pierden su actividad y es necesario renovarlas, agregándoles un 20% de mezcla carburante nueva.

El mayor inconveniente de la cementación sólida es la dificultad de templar directamente las piezas al sacarlas de la caja, hay necesidad de dejar enfriar lentamente las piezas cementadas, se templan a 8200C y luego se revienen a 2000C.

Profundidad de la capa cementada vs tiempo de tratamiento a 900°C.

MATERIAL Y EQUIPO

- Mezcla carburante a base de carbón granulado y BaCO3.

- Cajas metálicas para la cementación.

- Horno de mufla.

- Cuatro probetas de acero 1020 o 1010 AISI de una pulgada de diámetro por una pulgada de longitud.

- Equipo metalográfico para la preparación de probetas.

...