Informe Cementacion ESPE

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGIA Y MECÁNICA.

CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA Y MECATRÓNICA

ASIGNATURA:

CIENCIA DE MATERIALES I

INTRODUCCION

La cementación es un tratamiento termoquímico que se aplica en piezas de acero. El proceso aporta carbono a la superficie mediante difusión, que se impregna modificando su composición.

La cementación tiene por objeto endurecer la superficie de una pieza sin modificar su núcleo, originando una pieza formada por dos materiales: la del núcleo de acero (con bajo índice de carbono) tenaz y resistente a la fatiga, y la parte de la superficie (de acero con mayor concentración de carbono) 0,2% de carbono. Consiste en recubrir las partes a cementar de una materia rica en carbono, llamada cementante, y someter la pieza durante varias horas a altas temperaturas (típicamente, 900 °C). En estas condiciones, el carbono penetra en la superficie que recubre a razón de 0,1 a 0,2 mm por hora de tratamiento. A la pieza cementada se le da el tratamiento térmico correspondiente, temple y revenido, y cada una de las dos zonas de la pieza, adquirirá las cualidades que corresponden a su porcentaje de carbono.

La cementación se aplica en todas aquellas piezas que deben poseer gran resistencia al choque y tenacidad junto con una gran resistencia al desgaste, como es el caso de los piñones, levas, ejes, etc.

1. TEMA.

El Recocido.

2. OBJETIVO.

 Experimentar el proceso de endurecimiento superficial en aceros

 Analizar la influencia de la difusión en el proceso de cementado

3. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA.

Es el proceso por el cual se incorpora carbono en la capa superficial del acero. Con ello se logra una superficie de alta dureza que le proporciona resistencia al desgaste después de un temple, y aumenta el límite de fatiga. Como se realiza en aceros de no más de 0.35 % de C, el núcleo conserva su capacidad de absorber energía de impacto. La profundidad de capa debe ser tal que no se produzcan deformaciones permanentes en ella. Por lo tanto, será tanto mayor (de 0.8 al 4mm.) cuanto más grande sea el esfuerzo a que está sometida la misma. Si sólo se requiere resistencia al desgaste, se usan capas de baja profundidad (0.1 a 0.5mm.). La cementación se realiza a temperatura superior a Ac3 (900 a 950º C) de modo que el carbono difunde en la red cristalina del hierro ; cuando se alcanza el límite de saturación de la austenita, en la superficie se puede formar una capa de cascarilla. Pero esto se observa raramente; en las condiciones normales, durante la cementación sobre Ac3 se forma sólo austenita, y, luego del enfriamiento lento, los productos de su transformación (ferrita y cementita). La capa cementada tiene una concentración variable de carbono en su espesor, decreciente hacia el interior de la pieza; el objetivo es obtener la composición eutectoide en la superficie.

En los procesos de cementación sólida y gaseosa la fuente de carbono es el CO. En la primera, éste se produce por un componente sólido que reacciona dentro de la caja de cementación

El material que se utiliza normalmente para el cementado son carbón de leña o coke exento de azufre, o ambos a la vez. Por ser más reactivo que el coke, se prefiere usar el carbón de leña como fuente principal de carbono, pero el coke ofrece algunas ventajas, como la buena resistencia en caliente y buena conductividad térmica, de todas maneras, la mayoría de los componentes carburizantes tienen carbón de leña y coke, con mayor proporción del primero.

Para la cementación en caja, las piezas se empaquetan en una caja con una cantidad suficiente del polvo de cementar y colocadas de tal manera que toda su superficie se encuentre rodeada del polvo. Después se cierra la caja con una tapa y se hace la junta hermética con barro. Las cajas, y con ellas las piezas que llevan dentro, se calientan hasta la temperatura de cementación y se mantienen las horas necesarias para lograr la profundidad de cementación deseada. Una vez conseguida esta profundidad, lo que se comprueba rompiendo una probeta de ensayo, se enfrían las cajas al aire. Si las piezas deben mecanizarse después del enfriamiento, se recomienda realizar un recocido intermedio a 650º C, para conseguir que la dureza se mantenga igual o menor de HRc32. La cementación en caja sólo se aplica a piezas con una capa cementada gruesa, que no deban templarse inmediatamente después de la carburación. Pueden alcanzarse profundidades de cementación de hasta 3 mm. La larga permanencia entre 900 y 1000º C asegura la eliminación de cualquier tensión existente procedente de la manufactura, pero pueden producirse deformaciones grandes. Otra desventaja es el embastecimiento del grano, como consecuencia de estas largas duraciones de la cementación.

Ventajas de la cementación en cajas

1) Puede usarse en una gran variedad de hornos, porque no requiere el uso de atmósferas controladas

2) Es eficiente y económico para el proceso individual de pequeños lotes de piezas

3) Incorpora un método simple para el enfriamiento lento de piezas que deben ser maquinadas después de la cementación y antes del temple

4) Ofrece una amplia selección de técnicas para cementación selectiva de las piezas.

Desventajas de la cementación en caja

1) no es adecuado para la producción de capas finas que requieran controles estrictos

2) no se puede controlar con exactitud el % de C de la superficie y del gradiente de carbono, como sí en la cementación gaseosa

3) no es adecuado para efectuar el temple directo o para enfriar en matriz. El peso de la caja y del material cementante reduce la velocidad de calentamiento y de enfriamiento y por ello se necesita mayor tiempo de cementación.

Temperaturas de cementación

La cementación en caja se realiza normalmente entre 815º C y 950º C, pudiendo incrementarse cuando se tratan aceros de grano fino que se mantengan

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