Cementación dentro de la zona austenítica
La cementación se realiza siempre a temperaturas altas dentro de la zona austenítica y generalmente bastante por encima de Ac3 por dos razones:
1) Se trata de que el C penetre en la red del Fe por difusión e estado sólido formando una capa más rica en carbono que el resto de la pieza de acero.
Si α se calienta por debajo de 723ºC (Ac1), la red de Fe es ferrita- que disuelve muy poco carbono; sin embargo, por encima de Ac3 la red del hierro es austenita que disuelve mucho más carbono, permitiendo una capa rica en este elemento.
2) La difusión de carbono en el acero es lenta y se acelera más cuanta más alta sea la temperatura; por tanto, interesan temperaturas altas para que el proceso se desarrolle en un tiempo prudencial.
Al realizar el proceso a tan alta temperatura (de 950ºC en adelante) el grano de austenita que se origina en el acero es muy grande y un posterior enfriamiento hace que las estructuras originadas por este grano austenítico de gran tamaño sean frágiles.
Este enfriamiento debe ser un temple para que la capa externa enriquecida en carbono se transforme en martensita endureciéndose;
Sin embargo, ese temple no se efectúa desde la temperatura de 950º por el problema de fragilidad que origina (tamaño de grano grande) sino que una vez cementada la pieza se enfría, se vuelve a calentar hasta temperatura entre Ac1 y Ac3 (como si fuera un hacer hipereutectoide) con lo cual se produce nuevamente formación de austenita pero de tamaño de grano pequeño, y a partir de esta temperatura se templa.
Esquemáticamente:
Como aceros para cementar se utilizan aquellos con contenido en carbono del orden de 0,2% (no mucho más). Durante el temple de la capa externa, rica en carbono, presenta una curva T-T-T muy desplazada a la derecha (curva 2 de la figura), mientras que el núcleo, pobre en carbono, presenta una curva T-T-T próxima el eje de ordenadas (curva 1). Un enfriamiento tal como el planteado en la figura daría lugar a temple de la capa externa sin llegar a templar el interior.
Fuente: Apuntes de Ciencia de Materiales. Ingeniería Química – Universidad de Huelva
