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Durante la fabricación de estructuras metálicas hay que recurrir a diversos métodos de tratamiento químico-calor. Entre ellos, la cementación del acero es bastante común. Este método es notable porque se puede utilizar en diferentes entornos a temperaturas de ambiente de trabajo relativamente altas.

Proceso de rejuntado de metales - información general

El tratamiento térmico químico o la cementación es un procedimiento en el que los productos se exponen a altas temperaturas cuando se colocan en un medio líquido, gaseoso o sólido, que se realiza para darles una composición química modificada. Además, este efecto proporciona la saturación de carbono de la capa superficial de los objetos procesados. Debido a dicho procesamiento, es posible proporcionar productos con características de alta resistencia al desgaste y mayor dureza. Es de destacar que el núcleo de estas piezas conserva su viscosidad inicial.

La efectividad del método de cementación se observa siempre que el trabajo se realice con aceros bajos en carbono, en cuya composición la proporción de carbono no excede el valor de 0.2%. El tratamiento térmico proporciona la saturación de la capa superficial de las partes, y para ello se colocan en un entorno especialmente seleccionado, que puede liberar fácilmente carbón activo, donde la temperatura se mantiene en el rango de 850 a 950 grados Celsius .

La creación de tales condiciones de procesamiento le permite cambiar además de la composición química del elemento que se procesa y la microestructura junto con la composición de la fase. El efecto positivo de este tratamiento es aumentar la resistencia, ya que las características de dicha parte no difieren de los productos que se sometieron a la operación de enfriamiento. Para obtener los mejores resultados, se debe prestar especial atención al cálculo correcto del tiempo durante el cual se debe mantener la pieza en el medio creado, así como a la selección de la temperatura de cementación.

Una característica de la cementación de acero es que este procedimiento lleva mucho tiempo . En la mayoría de los casos, el proceso de saturación de la superficie y sus propiedades especiales tienen lugar a una velocidad de aproximadamente 0, 1 mm por hora completa de exposición. Muchos elementos necesitan crear una capa endurecida con un grosor de más de 0, 8 mm, lo que sugiere que este tratamiento tomará al menos 8 horas. Por el momento, la tecnología de cementación metálica implica el uso de varios medios:

  • gas;
  • pastoso
  • sólido
  • soluciones electrolíticas;
  • Lecho fluidizado.

Normalmente, al elegir un medio para el tratamiento de metales, se utilizan carburantes sólidos y de gas.

Cementación de metal en medio sólido.

Una mezcla de carbonato de sodio, bario o calcio con carbón vegetal se utiliza como material para un carburador sólido, que debe usarse en forma de tierra, representada por fracciones de aproximadamente 3-10 mm de tamaño . Además, esta base debe tamizarse para eliminar el polvo. El procedimiento obligatorio al que se someten las sales es la molienda para darles un estado de polvo, después de lo cual esta masa se tamiza a través de un tamiz.

Se pueden usar dos métodos principales para crear una mezcla :

  • Los componentes principales son la sal seca y el carbón, que deben mezclarse bien entre sí, por lo que será posible minimizar el riesgo de manchas durante el tratamiento químico con calor del acero;
  • En el carbón vegetal preparado debe verter sal, previamente mezclado con agua antes de disolver. Además, la masa creada en base a estos componentes debe colocarse para el secado, y es óptima cuando la humedad de la mezcla no excede el 7%.

De estas técnicas, la segunda es la más preferida debido a su mayor calidad. Esto se manifiesta en el hecho de que, con su ayuda, puede crear una mezcla más uniforme para saturar la superficie con carbono. En la composición del carburador terminado, la proporción de carbón vegetal representa alrededor del 70-90%, y el resto es carbonato de calcio y carbonato de bario .

Para la cementación dura, se utilizan cajas donde se coloca el carburizador. Lo mejor es utilizar una caja correspondiente a la forma de los productos procesados. El hecho es que esto ayudará a mejorar la calidad de la capa cementada, mientras que al mismo tiempo será posible minimizar el tiempo necesario para calentar el contenedor. Es importante asegurarse de que no haya fugas de gases: este problema se resuelve al cubrir las cajas con arcilla y luego se cubre con tapas selladas.

El punto importante es que tiene sentido recurrir a la variante de creación para el uso directo de un contenedor de una forma especial en aquellos casos en que es necesario procesar una gran cantidad de piezas mediante el método químico-térmico. Las cajas más extendidas son de forma estándar, que difieren en dimensiones geométricas. Esto hace posible seleccionar de ellos la opción más óptima, que tiene más en cuenta la cantidad de productos procesados y el tamaño del horno.

Por lo general, las cajas se fabrican sobre la base de acero bajo en carbono o resistente al calor. Además, cuando se procesan piezas con un carburador sólido, se sigue el siguiente esquema:

  • Las piezas que requieren saturación de carbono deben colocarse alternativamente en una caja llena con una mezcla preparada previamente;
  • A continuación, el horno se prepara para el funcionamiento, para lo cual se calienta a una temperatura de 900-950 grados, luego se coloca el contenedor de trabajo allí;
  • La operación para calentar la caja se realiza a una temperatura de 700 a 800 grados. Para determinar que las cajas estén lo suficientemente calientes, puede colocarlas en la placa inferior, que debe tener un color uniforme;
  • En la etapa final, la temperatura del horno se incrementa hasta el nivel de 900-950 grados Celsius.

La creación del régimen de temperatura especificado proporciona las condiciones para la penetración de la difusión en la estructura cristalina del metal del carbón activo. Teóricamente, este método también se puede utilizar para el tratamiento térmico de los edificios y los maestros individuales pueden hacer frente a esta tarea por sí mismos. Sin embargo, en términos de eficiencia, dicho tratamiento llevado a cabo en el hogar se caracteriza por una eficiencia bastante baja, la razón por la cual es el tratamiento prolongado y la necesidad de crear un régimen de alta temperatura.

Lechada de gas

Los autores de los materiales teóricos, que revelan la esencia de tal cementación, son S. Ilinsky, N. Minkevich y V. Prosvirin. Al mismo tiempo, la primera experiencia práctica tuvo lugar en Zlatoust Combine, donde P. Anosov supervisó todo el trabajo.

Una característica de este método es el uso del medio ambiente de los gases que contienen carbono, ya que los principales equipos de trabajo son los hornos de calefacción herméticos . Entre los gases artificiales conocidos con mayor frecuencia se utiliza la composición, que es el resultado de la descomposición de los productos derivados del petróleo. La tecnología de su fabricación contempla varias etapas:

Es necesario tomar un tanque de acero, calentarlo y llenarlo con queroseno, luego proceder al proceso de pirólisis, que implica la descomposición del queroseno en una mezcla de gases;

Una cierta parte del gas de pirólisis (aproximadamente el 60%) se somete a craqueo, cuya esencia se reduce a un cambio en la composición.

Una mezcla de gas craqueado y pirólisis pura es la base con la que se realiza el tratamiento químico-térmico, proporcionando enriquecimiento de carbono. Es necesario producir gas craqueado porque, en el caso de utilizar una composición de pirólisis única, la profundidad de la cementación con acero es pequeña y las piezas de trabajo están cubiertas con una gran cantidad de hollín que es difícil de eliminar.

Como equipo para la cementación de gas, se utilizan hornos de transporte de flujo continuo o unidades estacionarias. Los detalles a los que se les debe dar características más duraderas se colocan en la mufla del horno y, después del cierre, elevan la temperatura interior a 950 grados. Entonces comienzan a alimentar el gas preparado allí. De las ventajas de este procedimiento, que difiere en el fondo del procesamiento de productos que utilizan un carburador sólido, es necesario distinguir lo siguiente:

  • creación de condiciones más cómodas para el personal;
  • reducción del tiempo requerido para realizar el procesamiento, que se logra debido a la reducción del tiempo requerido para mantener las piezas y la ausencia de la necesidad de una preparación a largo plazo del carburador a base de carbón.

Cementación en carburantes menos populares.

En una situación en la que es necesario someterse a un tratamiento químico con calor del acero 20, 15, así como a los aceros aleados con bajo contenido de carbono, se permite el uso de los siguientes carburantes.

Solución electrolítica

La esencia de este método es utilizar el efecto de ánodo, debido a lo cual es posible enriquecer productos con tamaños pequeños utilizando electrolitos de carbono de componentes múltiples. El procesamiento de estas piezas requiere la creación de un régimen de temperatura en el rango de 450-1050 grados y un voltaje de 150-300 V. La operación obligatoria es la introducción de sacarosa, acetona, glicerina en el electrolito, así como sustancias individuales que incorporan carbono.

Lecho fluidico

En su estructura, tiene la forma de un flujo ascendente de metano y endogas, que "perfora" pequeñas partículas de corindón, distribuidas en la red de distribución de gas del horno.

Pasta

El uso de un carburador de este tipo para el procesamiento de productos implica la creación de una capa de pasta sobre la superficie de una pieza de acero que debe enriquecerse con carbono, su posterior secado y calentamiento con una corriente de alta frecuencia o industrial . Vale la pena señalar que con una cementación no se debe completar el procesamiento de la pieza. La operación recomendada aquí es calentar el acero en forma de revenido. También se logra un efecto positivo al moler el metal.

Conclusión

Muy a menudo, ciertas estructuras deben tener características de resistencia mejoradas para que puedan completar con éxito la tarea que se les está asignando. Esto se resuelve utilizando diferentes métodos de procesamiento, entre los cuales la cementación de metales es bastante efectiva. Al mismo tiempo, para obtener el resultado necesario, se deben tener en cuenta las características importantes de este proceso.

Además de la selección adecuada del entorno de trabajo, es importante seguir la tecnología de dicho procesamiento para la cementación de metales. Después de todo, el menor error puede afectar negativamente a la composición química del producto, lo que puede reducir aún más la vida útil de la estructura en la que se utilizará. Por esta razón, es importante prestar atención a cada momento, evitando las desviaciones de las normas y regulaciones existentes con respecto al tratamiento químico y térmico de las piezas metálicas.

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Categoría:

Metalurgia