cementar

La cementación crea una capa exterior dura y resistente al desgaste sobre un núcleo interior más blando y tenaz. La pieza de trabajo en sí permanece relativamente dúctil, mientras que la superficie se vuelve lo suficientemente quebradiza como para resistir la abrasión, el impacto y la fatiga. Esto se logra introduciendo carbono o nitrógeno en el material exterior, y luego templando para fijar la dureza. El resultado es una estructura compuesta: una capa de acero con alto contenido de carbono alrededor de un cuerpo de acero con bajo contenido de carbono.

Los métodos estándar difieren en cómo entregan carbono o nitrógeno a la superficie. La carburación, la más común, calienta el acero en una atmósfera carbonácea (a menudo metano en un horno sellado) a 900 a 950 grados Celsius durante varias horas, permitiendo que el carbono se difunda hacia adentro. La profundidad de la capa endurecida, llamada profundidad de la caja, se controla por tiempo y temperatura y típicamente varía de 0,3 a 1,5 milímetros para piezas como engranajes y cojinetes. La nitruración, más lenta pero más precisa, utiliza gas amoníaco y temperaturas más bajas alrededor de 500 a 650 grados Celsius, produciendo capas muy duras y poco profundas. La carburación en paquete, un método más antiguo, entierra las piezas en un polvo rico en carbono dentro de un recipiente cerrado.

Después de la inmersión en carbono o nitrógeno, el trabajo debe enfriarse rápidamente. El temple en aceite es estándar; se evita el agua porque el choque térmico entre la capa dura y el núcleo blando puede causar agrietamiento. El revenido, un recalentamiento suave a 150 a 300 grados Celsius, alivia algunas tensiones internas sin sacrificar la dureza. El objetivo es una capa con una dureza de alrededor de 58 a 62 HRC (dureza Rockwell) unida a un núcleo de alrededor de 30 HRC.

Por qué esto es importante en la producción

La cementación resuelve un problema metalúrgico real: no se puede fabricar una pieza que sea a la vez dura y tenaz utilizando una sola calidad de acero. Una pieza completamente endurecida se vuelve quebradiza y falla catastróficamente bajo impacto. Al endurecer solo la superficie, la cementación crea componentes que resisten el desgaste donde más importa, mientras que permanecen indulgentes donde ocurre la concentración de tensiones. Engranajes, árboles de levas, ejes de husillo y pistas de rodamientos son piezas clásicas cementadas.

El proceso es lento y cuesta más que el endurecimiento simple, pero prolonga significativamente la vida útil. Un engranaje cementado dura mucho más que uno completamente endurecido del mismo material. El principal riesgo es la profundidad de la capa desigual, que crea puntos débiles, y el agrietamiento por temple si las velocidades de enfriamiento no se controlan cuidadosamente. El control de calidad generalmente incluye secciones transversales metalográficas para verificar la profundidad de la capa y la microestructura.