Cementacion

PROCESO DE CEMENTACIÓN

La mayor parte de las piezas que componen las máquinas y motores, se fabrican de forma que sus propiedades mecánicas sean bastante uniformes en toda la masa.

Sin embargo, en ciertos mecanismos es necesario que algunas piezas tengan superficies muy duras, resistentes al desgaste y a la penetración, y el núcleo central muy tenaz, para poder soportar los choques a que están sometidas.

Uno de los procedimientos más utilizados en la actualidad para conseguir estas características, al parecer opuestas entre sí, es la cementación.

La cementación consiste en aumentar el contenido de carbono en la superficie de las piezas de acero, generando una atmósfera con un alto contanido en carbono a su alredor mediante un medio carburante (normalmente metanol,propano) y manteniendo todo el conjunto durante un determinado tiempo a unas temperaturas próximas a los 900ºC.

Posteriormente las piezas son templadas, obteniendo una gran dureza superficial y un núcleo muy tenaz.
Al calentarse los medios carburantes a esas temperaturas, estos se disocian generando carbono naciente, que es el responsable de la cementación al combinarse con el hierro alfa

C + 3Fe = C Fe3

formando carburo de hierro, y posteriormente al difundirse el carbono o el carburo de hierro hacia el interior de las piezas es cuando verdaderamente se produce el proceso de cementación.

En el tratamiento térmico de cementación se emplean aceros aleados y sin aleación, de bajo contenido en
carbono, generalmente de 0,08 a 0,25% de C y excepcionalmente se pueden cementar también aceros hasta de 0,40% de C.

Mediante este proceso es posible obtener capas cementadas de 3mm o superiores en cualquier tipo de acero de cementación.

El control de los procesos de cementación consta de dos partes:

Control de dureza superficial sobre pieza

Para determinar la dureza superficial Biltra dispone de durómetros de 150kg HRC para las diferentes dimensiones de las piezas, calibrados según la norma CL/IT.2.2., con carga de 150kg. y cono de diamante.
Para la determinación de la dureza superficial de las piezas se utiliza el método Rockwell según Norma UNE -EN-ISO-6508-1.
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FERROVIARIO INDUSTRIA QUIMICA INDUSTRIA NAVAL

Control de la capa cementada

Cada hornada de cementación lleva consigo una probeta patrón, la cual después de concluido dicho proceso, se procede a analizar en nuestro laboratorio, determinándose:

– La dureza superficial mediante durómetro de 150kg. HRc
– La dureza de núcleo mediante durómetro de 150kg. HRc
– La profundidad de la capa cementada mediante microdurómetro  según DIN 50190-2
– Estado estructural de la muestra: contenido de austerita retenida, presencia carburos, etc.
– Otros parámetros como: tamaño de grano, oxidación intergranular, etc.

Todos los parámetros analizados quedan reflejados en nuestro Certificado de Tratamiento CL/PLAN.00 acompañados con una micrografía de la estructura superficial de la muestra.

Para el control de capa cementada, Biltra se basa en la norma DIN 50190-2 y realiza dos tipos de ensayos:

1.- Estudio metalográfico de la estructura de la capa cementada

2.- Grafico de microdurezas obtenidas

 

Dichos resultados quedan junto con la probeta patrón archivados durante tres años en nuestro
Departamento de Control de Calidad, estando en cualquier momento a disposición del cliente.

En el caso de que el cliente mande probeta propia para sus piezas (lo cual sería
conveniente), deberá ser del mismo material de partida que las piezas, y deberán realizar los
mismos procesos que a éstas con el fin de que nos encontremos:

– Mismo material que las piezas
– Misma resistencia que las piezas
–  Carencia de descarburación producida en la forja o laminación y bonificado.

A dicha probeta se le someterá a los mismos procesos térmicos y ensayos que a la probeta patrón.

Al cliente se le suministrará los resultados obtenidos del Laboratorio, así como la mitad de la probeta, quedando la otra mitad en nuestro Departamento de Control de Calidad, en la misma cadencia que la señalada anteriormente de tres años.

CONSIDERACIONES IMPORTANTES

Entre los diverosos factores que deben tenerse en cuenta para le eleccion de uno u otro tipo de acero de cementación, los más importantes son tres:

1.La forma o tamaño de las piezas que se van a fabricar junto con las tolerancias de dimensiones que se exigirán a las piezas después del temple, ya que en función de las tolerancias que se admitan en las deformaciones, se decidirá, si es posible, si el temple se ha de hacer en agua, en aceite o por algun otro procedimiento y, en consecuencia, etas condiciones servirán, en gran parte, para señalar los elementos de aleacion que debe tener el acero.

En este sentido indicar que el procedo de temple genera siempre deformación en la pieza, algo a tener en cuenta para dejar un sobrematerial en la misma.

2. La resistencia que deben tener las piezas en el núcleo central

3. El precio que se puede llegar a pagar por el acero.

Los aceros de cementación, de acuerdo con los elementos de aleación que contienen se pueden clasificar en tres grupos:

1. Aceros al carbono: aceros que solo contienen en cantidades apreciables carbono, silicio y manganeso, que son los elementos fundamentales de los aceros ordinarios.

2. Aceros de media aleación: aceros en lo que la suma de los porcentajes de elementos de aleación, cromo, niquel, molibdeno y manganeso es inferior al 3%.

3. Aceros de alta aleación: aceros con elementos de aleación en porcentajes superiores al 3% cuando se requiere evitar deformaciones y se quieren obtener elevadas resistencias en el núcleo central.

   

BILBAINA DE TRATAMIENTOS

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Contacto: comercial@biltra.com

 

CEMENTACION


La cementación es un tratamiento que tiene por objeto modificar la composición química de la capa superficial de la pieza de acero enriqueciéndola en carbono,con el objeto de conseguir que piezas de bajo nivel de dureza en núcleo adquieran una dureza elevada en superficie.

Los aceros destinados a la cementación tienen generalmente contenidos inferiores a 0.25% en carbono y mediante el tratamiento térmico de cementación se consigue una capa superficial con 0.70% a 1.10% de carbono.

 

Un temple posterior confiere a esa capa superficial niveles de dureza superiores a 60 HRc,manteniendo en el núcleo una buena tenacidad.

 

EL FIN PRIMORDIAL DE LA CEMENTACION ES OBTENER PIEZAS CON ELEVADA DUREZA SUPERFICIAL Y ALTA TENACIDAD EN EL NUCLEO.

 

En consecuencia,este tratamiento consta de dos fases fundamentales: Achse und Ritzel

– La carburación de la superficie

– Temple posterior y revenido/s para distensionar las piezas templadas

El enriquecimiento en carbono de la capa superficial de las piezas se realiza calentando estas en medio carburante a temperaturas entre 870ºC y 950ºC. La duración de este calentamiento esta relacionada con varios parámetros de los cuales el mas importante es la profundidad de la capa carburada deseada.

 

El fenómeno de la carburación se divide a su vez en dos partes:

 

1.ª La transferencia de átomos de carbono del producto cementante a la superficie de la pieza.Se trata de reacciones químicas,en las que la temperatura,el tipo de cementante y la composición química del acero son factores fundamentales.

 

 

2.ª La difusión de estos átomos de carbono de la superficie hacia el interior de las piezas,siendo factor preponderante la temperatura y teniendo poca importancia tanto el medio cementante como la composición del acero.

 

El potencial de carbono, que tiene gran importancia desde le punto de vista del cementante, es el contenido de carbono de un acero no aleado en equilibrio con el producto cementante a una temperatura determinada.

La operación que siempre sigue a la cementacion de las piezas es el temple,que se puede realizar en tres modalidades diferentes:Temple directo,temple simple y temple doble.

 

Finalmente,las piezas templadas anteriormente son sometidas a un revenido a baja temperatura (entre 100ºC y 250ºC) con el fin de reducir las tensiones creadas por el temple en la formación de martensita tetragonal.

 

INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS DE ALEACION EN EL PROCESO DE CEMENTACIÓN

Los elementos de aleación influyen de muy diversas formas en el proceso de cementación y en las propiedades de las piezas después del tratamiento.
El efecto que ejercen los elementos aleados en la cementación, depende de la aptitud que tiene cada uno de ellos para formar solución sólida con la ferrita, o para combinarse formando carburos.

 


El níquel que forma solución sólida, retarda la cementación, disminuyendo la profundidad de la capa cementada y el porcentaje de carbono de esa capa.En cambio, los elementos que forman carburos como el cromo, manganeso y molibdeno, aumentan esa profundidad y el contenido en carbono de su zona periférica.

El silicio tiene una acción retardadora muy sensible.

 
Influencia de los elementos de aleación en la situación de los puntos criticos

Los puntos críticos de los aceros al carbono de cementación se pueden conocer con bastante aproximación con ayuda del clasico diagrama hierro-carbono, en cambio, en los aceros aleados es mas dificil esa determinación, porque los elementos de aleaciónmodifican los puntos criticos, elevandolos o haciendolos descender.
El Ni y Mn bajan los puntos criticos y los demas, Cr, Mo, Va, W, etc. los elevan.