Análisis de la influencia de la difusión en el proceso de cementación

INTRODUCCIÓN

El

INFORME DE LABORATORIO DE CIENCIA DE MATERIALES

Objetivo(s).

Analizar la influencia de la difusión en el proceso de cementado

Experimentar el proceso de endurecimiento superficial en aceros.

Marco Teórico

Cementación

La cementación es un tratamiento termoquímico que se realiza al acero de bajo carbono (menos del 0.25%) que no está templado con el objetivo de enriquecer en carbono (más del 0.8 %) la capa superficial.

Fig 1. Representación del cementado.

Consiste en someter la pieza a un ambiente rico en carbono elemental a altas temperaturas (900-950 oC), para que se produzca su difusión dentro del material de la pieza.

Gracias a la cementación la pieza tendrá dos capas: superficie cementada y núcleo sin cementar. Después de la cementación la pieza se somete a temple y revenido a bajas temperaturas. El núcleo, debido al bajo contenido de carbono, no admite temple, queda tenaz y puede trabajar bajo cargas dinámicas, y la zona periférica adquiere temple a una profundidad de cerca de 1 mm haciéndose resistente al desgaste por rozamiento.

La cementación puede hacerse por dos vías:

Cementación en medio sólido.

Cementación gaseosa.

Cementación en medio sólido.

Para la cementación en medio sólido, las piezas limpias y libres de óxidos se colocan en la mezcla de cementación, dentro de cajas de chapas de acero soldadas y selladas. Estas cajas se cargan luego al horno de cementación, y se mantienen ahí durante varias horas a una temperatura entre 900 y 950 °C hasta obtener la profundidad de la capa de difusión deseada.

Como mezcla de cementación se puede utilizar la de 70-80 % de carbón vegetal finamente pulverizado, con 20-30 % de alguno de los siguientes carbonatos: carbonato de bario (BaCO3); carbonato de sodio (Na2CO3) ó carbonato de potasio (K2CO3) que actúan como catalizador y que contribuyen al desprendimiento del carbono en estado elemental, necesario para la cementación.

Para el sellado de la tapa de la caja de cementación puede utilizarse una masilla hecha con arena de fundición mezclada con silicato de sodio (vidrio soluble).

Fig 2. Cementado en medio sólido.

Ensayo a la Dureza Vickers

Es el que se emplea para determinar la dureza de un material mediante la penetración en él de un diamante de forma piramidal. Se emplea fundamentalmente en los ensayos de materiales de gran dureza y de la piezas con secciones muy pequeñas, o en capas muy finas exteriores como son: las nitruradas, cementadas, etc.

Fig 3. Modelo Vickers para la identación.

Consiste en la penetración de un diamante piramidal tetraédrico con un ángulo entre aristas de 136° en la superficie que se ensaya, y se expresa por el valor numérico de la dureza, que se obtiene dividiendo la carga (kgf) entre la superficie lateral de la huella (mm²) calculada por las diagonales.

El valor numérico de la dureza se calcula por la fórmula:

Hv=2P/d^2 sin⁡〖α/2〗

Donde:

P = carga sobre el diamante piramidal, en kgf

α = ángulo entre las aristas del diamante piramidal opuestas, en grados; valor de 136°

d = media aritmética que resulta de ambas diagonales de la huella después de eliminada la

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