Cementación de acero en casa: qué es y cómo se implementa.

Anonim
El proceso de cementación se basa en el principio de tratamiento químico y térmico del metal . Toda la esencia del procedimiento es saturar la superficie del acero con la cantidad necesaria de carbono bajo ciertas condiciones de temperatura.

Hace varios años, este procedimiento en casa era casi imposible de implementar. Hoy es posible utilizar el entorno de grafito o sus análogos. Lo principal es el deseo y algo de conocimiento .

Información general del proceso

El primer paso es comprender los conceptos básicos del tratamiento térmico del acero.

Los siguientes factores están relacionados con las características específicas de la cementación de metales:

  1. Gracias al procedimiento, los aceros cementados se vuelven más fuertes, lo que aumenta la resistencia al desgaste y la resistencia del material;
  2. Las propiedades de funcionamiento del metal cambian debido al calentamiento de productos en un medio líquido, gaseoso o sólido, lo que mejora sus características;
  3. El calentamiento de las piezas es posible a diferentes temperaturas, no hay recomendaciones constantes y exactas limitadas. En casa, el proceso de cementación tiene lugar a una temperatura de 500 grados centígrados. En condiciones industriales que utilizan equipos profesionales, la temperatura de calentamiento en el horno alcanza más de 1300 grados centígrados. Debe saber que se elige la temperatura, dada la concentración de impurezas y carbono.
  4. Los profesionales recomiendan en casa cementar tipos de acero con bajo contenido de carbono (aproximadamente 0.2%). Por ejemplo, una cuchilla de un cuchillo de cocina económico hecho de acero o piezas pequeñas.
  5. El carbono penetra en la estructura del acero bastante lentamente. Por lo tanto, la cementación de la hoja de la cuchilla en las condiciones del procedimiento en el hogar se produce a una velocidad de no más de 0, 1 ml por hora. Para que la misma cuchilla resista cargas más fuertes, es necesario reforzar la capa hasta 0, 8 ml de espesor por hora. También es importante entender que la cementación de un cuchillo o un pequeño eje en el taller de casa tomará por lo menos ocho horas . En este caso, es necesario mantener una cierta temperatura en el horno para no perturbar el régimen de temperatura.
  6. En el proceso de cementación, no solo cambia la propiedad del metal, sino también su composición de fase y su red atómica. En general, la superficie recibe las mismas características que en el enfriamiento, pero es posible controlarla en un rango de temperatura estrecho para evitar diversos defectos materiales.

Es un poco más difícil de cementar los aceros inoxidables, pero al mismo tiempo mejorará cualitativamente las características de este tipo de metal.

¿En qué entorno es posible la cementación de acero?

El proceso de endurecimiento se realiza en diversas condiciones ambientales:

  • en sólido
  • en gaseoso
  • en una solución electrolítica;
  • en forma de pasta especial;
  • en un lecho fluidizado.

Más a menudo, en las condiciones del taller doméstico, el acero se cementa con grafito . Esto simplifica enormemente el proceso, ya que no hay necesidad de cuidar adicionalmente de la estanqueidad fuerte del horno.

En la producción industrial, el gas es el más utilizado, ya que este método reduce el tiempo empleado en la extinción.

Variedades de metal que pueden ser procesadas.

Hay tres grupos principales de metal, que se utiliza para el endurecimiento:

  1. Acero con núcleo no endurecido. Este grupo incluye los siguientes grados de acero adecuados para cementación: 20, 15 y 10. Estas piezas son de tamaño pequeño y se utilizan para uso doméstico. Durante el enfriamiento, la austenita se transforma en una mezcla ferrítica-perlítica.
  2. Acero con un núcleo débilmente endurecido. Este grupo incluye metales de grados tales como 20X, 15X (aceros de baja aleación de cromo). En este caso, se realiza un procedimiento de ligación adicional utilizando pequeñas dosis de vanadio. Esto asegura la producción de granos finos, lo que resulta en un metal más viscoso y dúctil.
  3. Acero con núcleo altamente endurecido. Este tipo de metal se utiliza para la fabricación de piezas con una configuración compleja o una sección transversal grande que puede soportar varias cargas de choque que están expuestas a la corriente alterna. Durante el proceso de enfriamiento, se introduce níquel o se usa manganeso en caso de deficiencia, mientras que se agregan pequeñas dosis de titanio o vanadio para triturar el grano.

En general, el proceso de cementación de acero es necesario para mejorar la resistencia al desgaste y la resistencia de las piezas.

Más comúnmente, los ejes, ejes, cuchillas, componentes de rodamientos y engranajes están sujetos a carburación.

¿Cómo funciona la cementación del acero en un entorno sólido en la empresa y en el taller doméstico?

La mezcla para la cementación sólida se prepara a partir de bario, calcio con carbón vegetal y carbonato de sodio. El carbón es mejor tomarlo del roble o del abedul y dividirlo en pequeñas fracciones, no más de diez milímetros. Para eliminar el exceso de polvo, se recomienda tamizar carbón. Las sales también se muelen hasta convertirse en polvo y se pasan a través de un tamiz.

Hay dos métodos para preparar la mezcla:

  1. El carbón de la madera se vierte sobre la sal, que previamente se disuelve en agua. La mezcla resultante se seca, su contenido de humedad no debe ser superior al 7%.
  2. El carbón seco y la sal se mezclan bien para eliminar la posibilidad de manchas incluso durante el tratamiento químico y térmico.

En este caso, la primera técnica se considera de mayor calidad. Ya que asegura que la mezcla saldrá uniforme, y el resultado sin manchas y rayas. La mezcla terminada también se llama un carburador .

El proceso de cementación sólida se lleva a cabo en cajas especiales, donde la mezcla se vierte en la cantidad correcta. Lo ideal es que las cajas correspondan al tamaño y la forma del producto que se está procesando. Como en este caso, se reduce el tiempo empleado en calentar el embalaje y se mejora la calidad de la capa de cementación. Para evitar fugas de gas, los huecos se cubren con arcilla refractaria especial y se cubren con una tapa hermética.

Se debe tener en cuenta que es económicamente ventajoso fabricar recipientes que sean ideales cuando se trata de un procedimiento de transporte. Si necesita una o dos partes para templar, es mejor elegir un recipiente de forma universal : cuadrado, redondo o rectangular.

Las cajas se seleccionan de acero bajo en carbono o resistente al calor.

El proceso de cementación en una mezcla sólida es el siguiente:

  • piezas que deben endurecerse, colocarse uniformemente en cajas llenas de carburante sólido;
  • el horno se calienta a 900-1000 grados y se sirve en su recipiente con productos;
  • El calentamiento de las cajas se realiza a una temperatura de 500 a 700 grados. Este calentamiento se llama extremo a extremo. La señal de que el horno se ha calentado hasta la temperatura deseada es el color uniforme de la placa inferior, no hay más áreas oscuras debajo de las cajas;
  • La temperatura se eleva a 900 o 1000 grados centígrados.

Es en este régimen de temperatura donde ocurren cambios difusos en la estructura de las partes en el nivel atómico.

En casa, es difícil calentar el horno a la temperatura deseada y mantener todo el régimen de temperatura de principio a fin. En este caso, todo es posible . Cabe recordar que la efectividad de la cementación doméstica es mucho menor que la industrial.

Acero cementado utilizando gas.

Por primera vez, el acero se cementó con gas en la Combinación Zlatousovsky bajo la atenta orientación de P. Anosov. Este método efectivo fue desarrollado por V. Prosvirin, S. Ilinsky y N. Minkevich.

La esencia del proceso es bastante simple: el metal se cementa bajo la influencia del gas que contiene carbono (natural, artificial o generador) en un horno herméticamente cerrado .

El gas más accesible y de uso frecuente es la composición que se obtiene de la descomposición de los productos del petróleo.

Se realiza de la siguiente manera:

  • el queroseno se vierte en un recipiente especial de acero, calentado por el proceso de pirólisis - descomposición del queroseno en una mezcla de varios gases;
  • aproximadamente el 60% de este gas se modifica y se hace adecuado para la carburación.

Se utiliza una mezcla de gas modificado y gas de pirólisis puro para la carburación. La necesidad de modificar una parte del gas se debe al hecho de que el uso de gas de pirólisis limpio en el acero da como resultado una cementación insuficiente, y en algunas partes puede ser capaz de asentar un poco de hollín que es difícil de eliminar.

El proceso de cementación de acero con la ayuda de gas se lleva a cabo en hornos transportadores continuos especiales. O use unidades estacionarias únicas.

Primero, poner la pieza en el horno, su mufla. La instalación está cerrada y el horno se calienta a 950 grados. Luego se suministra gas pre-preparado.

Realizar este procedimiento en casa es casi imposible.

Al mismo tiempo, tiene varias ventajas sobre el método de procesamiento de sólidos:

  • menos tiempo dedicado a la preparación de materias primas para la cementación;
  • Condiciones de trabajo más favorables y más seguras para los trabajadores.
  • aceleración del proceso de endurecimiento al reducir el tiempo de exposición de los productos.

Lo más importante en la cementación de acero es un proceso bien organizado y equipos y materias primas de alta calidad. El método sólido se puede realizar en casa en presencia de un horno, un carburizador y formas metálicas. Además de ciertas habilidades asociadas a este proceso de endurecimiento del acero.