Acero para cementación

Definición

El acero para cementación también conocido como carburación superficial que consiste en un tratamiento térmico en el que se carbura la capa superficial del acero, cubierto de un producto carburante y calentándolo a una temperatura adecuada mediante difusión para modificar la composición química de la capa superficial de los aceros, enriquecida en carbono. Con este tratamiento se busca conseguir que las piezas de bajo nivel de dureza de núcleo puedan adquirir una dureza elevada de superficie.

Los aceros para cementación están compuestos por contenidos de carbono inferiores a  0,25 %, y mediante el tratamiento térmico de cementación se obtiene una capa superficial con 0,70 % a 1,10 % de carbono.

Acero para cementación

Proceso de composición

Este tratamiento se basa en dos fases fundamentales: la carburación de la superficie y el temple posterior, seguido del revenido para disminuir la tensión de las piezas templadas.

La cementación de las piezas de acero se lleva a cabo por medio del recubrimiento de una materia rica en carbono llamada cementante, las cuales también se someten a altas temperaturas aproximadamente de 900ºC. Durante la cementación se efectúa un proceso de difusión del carbono a la superficie de las piezas, carburación de la superficie.

Por consiguiente para obtener las mejores cualidades de cementación, se realiza después de cementar, un temple en agua o aceite y un revenido posterior a bajas temperaturas. En determinadas temperaturas se generan cambios en la estructura cristalina sin modificación de la composición química del material. Por su parte, la cementación logra endurecer la superficie de la pieza  manteniendo una buena tenacidad en el núcleo.

componentes acero
Carbono
definicion acero

Acero de cementación

Los aceros de cementación conforman al grupo de los aceros de bajo contenido en carbono que oscilan entre 0,05% y 0,25%. Por tanto, una vez cementados conservan mejor la tenacidad y dureza sin afectar su núcleo a diferencia de otros materiales.

Este tipo de aceros para cementación están destinados para la fabricación de piezas que deben combinar una gran dureza superficial y una buena tenacidad, así como una gran resistencia al choque. Por otra parte, esta combinación de propiedades se considera esencial para aquellas piezas, como los engranajes.

Los aceros para cementación tiene la ventaja de ofrecer una alta dureza superficial, una excelente tenacidad en el núcleo, homogeneidad de capa, resistencia mecánica, resistencia al desgaste y  a la fatiga. Se trata de un acero que presenta una gran resistencia a las deformaciones, por lo cual durante su trabajo deben tener una superficie muy dura para poder resistir el desgaste.

Tipos de cementación

Con base en los elementos de aleación, estos aceros se clasifican en tres grupos:

Aceros de cementación al Carbono: Esta categoría se conforma por aceros que contienen entre 0,10% y 0,25% de carbono, silicio menos del 0,35%, entre 0,50% y 070% de manganeso y pequeños porcentajes de impurezas como fosforo, azufre y oxígeno. Estos aceros se templan con agua y cuenta con una superficie dureza de 60HRC y un núcleo resistencia de 80Kg/mm2.

Los aceros al carbono para cementación son útiles para la fabricación de piezas pequeñas y de formas sencillas, ya que no sufren deformaciones y son indispensables en donde la resistencia y tenacidad del núcleo no son de gran interés.

Aceros de cementación débilmente aleados: Este grupo se compone con aceros con los que la suma de los porcentajes de la aleación entre Cr, Ni, Mo y Mn no superan el 3%. En tanto, se encuentran los aceros al Cr-Mo, Ni-Mo y al Cr-Ni-Mo. Por su parte, esta categoría de aceros de mayor aleación se templan en aceite y los de menor aleación se templan con agua.

Los aceros débilmente aleados se utilizan en la fabricación de piezas de tamaños mediano y pequeño, en las que deben cuidarse las deformaciones. Por tanto es de suma importancia contar con una tenacidad y una resistencia en el núcleo que oscila entre 70 y 90Kg/mm2.

Aceros de cementación de alta aleación: Este tipo de acero se conforma con elementos de aleación que superan el 3% y en los que el contenido en carbono suele ser inferior al 0,2%. Se forma con  aceros al Ni y al Cr-Ni, los cuales se templan en aceite, lo que da como resultado un núcleo con resistencias de entre 90 y 150Kg/mm2.

Este grupo de acero es funcional para elaborar piezas de cualquier tamaño y de gran responsabilidad. Tiene funcionalidad en donde se requiere una eficiente tenacidad y una alta resistencia del núcleo y en las que además no se permiten deformaciones sensibles al temple.

Aplicaciones y usos

La cementación se elabora principalmente para piezas mecánicas, en elementos como piñones, ejes, rodillos, casquillos, levas, engranajes, herramientas, que son materiales que requieren endurecer la superficie y al mismo tiempo mantener un núcleo tenaz y que tenga la capacidad de soportar esfuerzos flectantes, resistencia al choque, al rozamiento y desgaste.

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