cementación

La cementación es un proceso de endurecimiento superficial en estado sólido en el que el carbono, el nitrógeno u otros elementos se difunden en la capa exterior de una pieza de acero a alta temperatura. A diferencia de la carburación, que utiliza un gas o líquido rico en carbono, la cementación tradicional empaca la pieza en un medio sólido, típicamente carbón vegetal mezclado con un activador como carbonato de bario o carbonato de sodio, y la calienta a 900, 950 °C durante horas o días. El activador se descompone para producir monóxido de carbono, que se reduce en la superficie del acero y libera carbono atómico que migra hacia adentro, creando una capa dura y resistente al desgaste mientras el núcleo permanece tenaz.

La profundidad y la dureza de la capa cementada dependen de la temperatura, el tiempo y la composición del paquete. Una capa típica puede alcanzar de 0,5 a 2 mm de profundidad; tiempos más largos y temperaturas más altas impulsan el carbono más profundamente, pero conllevan el riesgo de crecimiento de grano y distorsión. Después de la cementación, la pieza de trabajo se enfría, la frágil capa de compuesto se mecaniza o se rectifica, y la pieza se templa y se revenido para desarrollar la dureza final de la capa, a menudo entre 55 y 62 HRC. Las piezas cementadas de esta manera, como los dientes de engranajes, las levas y las pistas de rodamientos, adquieren resistencia al desgaste y a la fatiga.

Posición histórica e industrial

La cementación es una de las técnicas más antiguas de endurecimiento del acero, practicada durante siglos por herreros que colocaban capas de hierro en carbón vegetal. La cementación industrial moderna ha sido en gran medida desplazada por métodos más rápidos: la carburación a gas y la carburación al vacío dominan la producción de gran volumen porque ofrecen un mejor control, tiempos de ciclo más rápidos (4, 12 horas frente a 16, 48 horas) y menos desechos por capas de compuesto sobreendurecidas. La cementación en paquete persiste en talleres de herramientas, talleres de trabajo y trabajos de lotes pequeños donde el tiempo de horno es flexible y no se dispone de herramientas especializadas.

El término "cementación" también aparece en la metalurgia de polvos y la tecnología del hormigón, pero en el endurecimiento metalúrgico siempre se refiere al endurecimiento por difusión del acero. La palabra deriva del latín "cementum", relacionada con la noción de cementar o unir; históricamente, el término se aplicó porque el proceso parecía cementar una capa dura a la superficie del acero, aunque la comprensión moderna lo reconoce como difusión atómica en lugar de unión adhesiva.

La distorsión es el principal inconveniente práctico: los largos ciclos de calentamiento y la restricción del paquete provocan una expansión y contracción desiguales, deformando las piezas de paredes delgadas o los orificios. Controlar el potencial de carbono y eliminar la frágil capa blanca (capa de compuesto) antes del temple son fundamentales para el éxito. Las piezas con tolerancias dimensionales ajustadas a menudo requieren rectificado o bruñido después del tratamiento térmico.