La cementación del acero es la saturación por difusión de la superficie del acero con carbono para aumentar la dureza y la resistencia al desgaste.
La cementación se somete a aceros bajos en carbono (generalmente hasta 0,25% C) y aleados , el proceso en el caso de usar un carburador sólido se lleva a cabo a temperaturas de 900-950 ° C, con cementación a gas (carburador gaseoso) - a 850-900°C.
Después de la cementación, los productos se someten a un tratamiento térmico, lo que da lugar a la formación de una fase de martensita en la capa superficial del producto (templado para la martensita), seguido de un templado para aliviar las tensiones internas.
métodos de cementación:
En este proceso, el medio de saturación es carbón vegetal en granos con un diámetro de 3,5 a 10 mm o semicoque de carbón y coque de turba, a los que se agregan activadores. Este proceso se conoce desde al menos el siglo XII [1] .
La tecnología del proceso es la siguiente: Carga de piezas en una caja de acero con un sello de arena sellado. Las piezas se colocan de tal manera que están cubiertas con un carburador por todos lados, no se tocan entre sí ni con las paredes de la caja. A continuación, la caja se sella herméticamente con un sello de arena o se cubre con arcilla refractaria y se carga en el horno.
Modo estándar: 900-950 °C, 1 hora de exposición (después de calentar la caja) por 0,1 mm de espesor de capa cementada. Para obtener una capa de 1 mm - una exposición de 10 horas.
En el modo "acelerado" , la cementación se realiza a 980 grados. La exposición se reduce a la mitad y se requieren 5 horas para obtener una capa de 1 mm. Pero al mismo tiempo, se forma una red de cementita, que deberá eliminarse mediante la normalización repetida del metal.
Este proceso se lleva a cabo en un ambiente de gases que contienen carbono. La cementación con gas tiene una serie de ventajas en comparación con la cementación en un carburador sólido, por lo que se usa ampliamente en empresas que fabrican piezas en lotes masivos.
En el caso de cementación con gas, se puede obtener una determinada concentración de carbono en la capa; la duración del proceso se reduce, ya que no es necesario calentar las cajas llenas de un carburador de baja conductividad térmica; se brinda la posibilidad de una completa mecanización y automatización de los procesos, y se simplifica enormemente el posterior tratamiento térmico de las piezas, ya que el temple se puede realizar directamente desde el horno de cementación.
El proceso de cementación en lecho fluidizado se realiza en atmósfera de endogas con adición de metano. El lecho fluidizado es un sistema heterogéneo en el que, debido al flujo de gas que pasa a través de las capas de partículas pequeñas (0,05-0,20 mm) (generalmente corindón), se crea su mezcla intensiva, que exteriormente se parece a un líquido hirviendo. Las partículas de corindón se encuentran en la rejilla de distribución de gas del horno. A una cierta velocidad de paso del flujo de gas ascendente (por encima de la velocidad crítica), las partículas se vuelven móviles y la capa adquiere algunas propiedades de un líquido (lecho fluidizado). En este estado, la cohesión entre las partículas se rompe, se vuelven móviles y no dependen de la red, sino del flujo de gas. Las ventajas del proceso de cementación en lecho fluidizado son: reducción de la duración del proceso debido a la alta velocidad de calentamiento y al alto coeficiente de transferencia de masa de carbono; la capacidad de controlar el potencial de carbono de la atmósfera en el área de trabajo del horno; reducción de la deformación y el alabeo de las piezas debido a la distribución uniforme de la temperatura en todo el volumen del horno. El proceso de cementación en lecho fluidizado se puede utilizar en plantas de producción de lotes pequeños y de una sola producción.
El uso del efecto de ánodo para la saturación por difusión de la superficie tratada con carbono en soluciones de electrolitos multicomponentes es uno de los tipos de tratamiento electroquímico-térmico de alta velocidad ( calentamiento electrolítico anódico ) de productos de tamaño pequeño. La parte del ánodo , cuando se aplica un voltaje constante en el rango de 150 a 300 V, se calienta a temperaturas de 450-1050 ° C. El logro de tales temperaturas está garantizado por una capa continua y estable de vapor y gas que separa el ánodo del electrolito. Para garantizar la cementación, además del componente conductor de electricidad, se introducen en el electrolito sustancias donantes que contienen carbono ( glicerol , acetona , etilenglicol , sacarosa y otras).
Carburado con aplicación de materiales que contienen carbono a la superficie del metal cementado en forma de suspensión, recubrimiento o lechada, secado y posterior calentamiento del producto con corriente de alta frecuencia o corriente de frecuencia industrial. El espesor de la capa de pasta debe ser de 6 a 8 veces mayor que el espesor requerido de la capa cementada. La temperatura de cementación se establece entre 910 y 1050 °C.
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