Cementación

La cementación consiste en dotar a un pequeño espesor superficial de la pieza de un elevado contenido en carbono, de forma que la pieza quedaría con bajo contenido en carbono inicial, recubierta de una capa muy rica en carbono que posteriormente, al templarse, le dotará de una gran dureza superficial.

Para conseguir esta capa rica en carbono se utilizan dos tipos de procedimientos: la cementación sólida y la cementación gaseosa.

En la cementación sólida, el material a cementar se “entierra” en partículas de carbono y carbonatos en el interior de una caja que se calentará en el horno. Entre las partículas de carbono y carbonato hay aire, de forma que se producen las siguientes reacciones:

Reacciones

En la tercera reacción la disociación del monóxido produce carbono atómico que, en contacto con la superficie del metal es absorbido por la red cristalina, introduciéndose por difusión hacia el interior.

La difusión en estado sólido es un mecanismo de flujo de materia a través de la red cristalina que viene provocado por la existencia de un gradiente de concentración de la materia que fluye.

Si sobre la superficie de un acero de bajo contenido en carbono se crea una atmósfera rica en carbono atómico, en la superficie habrá gran concentración de carbono, el interior es pobre en carbono y este gradiente de concentración de carbono es el que provoca la penetración hacia el interior; esto es posible porque el carbono presenta un radio iónico pequeño en comparación con el hierro de forma que se disuelve intersticialmente sobre la red del hierro.

Interesa tener en cuenta que cuando un elemento B por difusión se alea con un elemento A una determinada temperatura, sólo forma regiones monofásicas, es decir, si una pieza del metal A se encuentra en un ambiente rico en B a la temperatura T1, B va introduciéndose en el interior de A aumentando su concentración a medidaα que pasa αel tiempo, βpero el aumento de concentración pasa de 0 a 1 y a partir de 1 pasa a.

A-B
Para cementar se utilizan aceros de bajo contenido en carbono y no aleados. Por tener bajo contenido en carbono son tenaces, presentan poca fragilidad y la dureza se consigue sólo en la capa externa.
Fragilidad y dureza

Fuente: Apuntes de Ciencia de Materiales. Ingeniería Química – Universidad de Huelva

Publicado en Ciencia de materiales

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