Termoquímics: Cementació, Carbonitruració i Processos

Termoquímics

Els tractaments termoquímics modifiquen la composició química de la superfície dels metalls. Aquests processos impliquen escalfament i refredament dels metalls, complementats amb l'aportació d'altres elements a la superfície de les peces. L'objectiu és millorar les propietats del material, com ara augmentar la duresa, la resistència al desgast i disminuir la corrosió.

Cementació

La cementació és un procés en què s'afegeix carboni a la superfície de l'acer. La peça s'escalfa fins a la temperatura d'austenització en presència d'un producte ric en carboni. Aquest carboni es dissol en l'acer, penetrant progressivament. Aquest tractament s'aplica a peces d'acer amb baix contingut de carboni (no superior al 0,25%). Després del tremp, s'obté una gran duresa superficial i una bona tenacitat en el nucli.

Procés de Cementació

1. Fase 1: Escalfament a 900 ºC per a l'absorció del carboni a la capa superior i posterior difusió cap a l'interior de la peça.
2. Fase 2: Realització del tractament tèrmic adequat, normalment un tremp i revingut.

S'obté una duresa de 62-65 HRC. La peça resultant és dura, molt resistent al desgast i amb bones propietats de ductilitat i resiliència, ja que el nucli serà tenaç. No és convenient superar el 0,9% de carboni.

El gruix de la capa cementada depèn de la temperatura i del temps de l'operació, oscil·lant entre 0,5 i 1,5 mm. En peces especials, com blindatges, pot arribar als 4 mm. El carboni aportat es coneix com a matèria cementant.

La quantitat de carboni absorbida per la peça depèn de:

1. Composició química inicial de l'acer.
2. Naturalesa de l'atmosfera carburant (líquida, sòlida o gasosa).
3. Temperatura.
4. Temps de duració del tractament.

Tipus de Cementació

Cementants sòlids (6 – 10 hores)

S'utilitzen elements cementants com el carbó vegetal i el coc, barrejats. Aquest procediment és més car. Les peces es col·loquen en caixes especials d'acer inoxidable, envoltades del material cementant i després es posen al forn.

Cementants líquids (1 – 6 hores)

S'utilitzen sals formades normalment per cianur sòdic, clorur bàric, clorur sòdic, carbonat sòdic i clorur potàssic, depenent del gruix de les peces a cementar. Les peces es cementen en banys que s'escalfen per 3 elèctrodes. Aquest procediment és més ràpid, fàcil i barat, per la qual cosa s'utilitza per a peces petites. Els forns de sals han d'estar coberts per campanes per a l'evacuació dels gasos, que són molt verinosos.

Cementants gasosos (1 – 8 hores i espessors de fins a 1,5 mm)

La peça es col·loca en una atmosfera carburant a les temperatures de cementació. Aquesta atmosfera està formada per una mescla d'un gas actiu (metà) i un gas portador (una barreja d'òxid de carboni). Són els millors i més econòmics per a cementar peces ràpidament, fins i tot en peces de grans gruixos.

Carbonitruració

La carbonitruració és un tractament semblant a la cianuració, que aconsegueix l'enduriment superficial mitjançant l'aportació simultània de carboni i nitrogen a una temperatura de 950 ºC (austenització). També s'anomena "cianuració gasosa", l'única diferència és la manera d'aplicar-los. La carbonitruració es realitza per medi de gasos. S'utilitza molt en peces de grans gruixos. S'injecten gasos d'amoníac amb gasos carburants. S'obtenen capes dures de gruixos de fins a 0,6 mm en 4 a 5 hores. A les peces carbonitrurades sempre cal fer després el tremp i el revingut per obtenir dureses de fins a 65 HRc.

Avantatges de la Carbonitruració sobre la Cementació

• Augment de la trempabilitat de la capa carbonitrurada enfront de la cementada.
• Permet substituir acers d'alt aliatge per altres de baix aliatge o simplement per acers al carboni.
• Tremp menys enèrgic, per tant, menors deformacions en les peces.
• Permet majors temperatures de revingut.
• Major resistència al desgast i a la corrosió.