La cementación es un tratamiento termoquímico que se realiza al acero de bajo carbono (menos del 0.25%) con objeto de poder endurecerlo superficialmente. El mecanismo por el que se consigue es enriqueciendo en carbono (más del 0.8 %) por difusión de éste en la capa superficial del hierro, y así poder templarla.
Para ello, se somete la pieza a un ambiente rico en carbono elemental a altas temperaturas (900-950 oC), produciéndose su difusión dentro del material de la pieza. Después de la cementación la pieza se somete a temple y revenido a bajas temperaturas.
Gracias a la cementación la pieza tendrá dos capas: superficie cementada y núcleo sin cementar. El núcleo, debido al bajo contenido de carbono, no admite temple, queda tenaz y puede trabajar bajo cargas dinámicas, y la zona periférica adquiere temple a una profundidad de cerca de 1 mm haciéndose resistente al desgaste por rozamiento.
La cementación puede hacerse por dos vías:
Para la cementación en medio sólido, las piezas límpias y libres de óxidos se colocan dentro de cajas de chapa de acero soldadas y selladas junto con el material que ha de liberar el carbono elemental. A este material se le denomina 'mezcla de cementación' o cementita.
Como mezcla de cementación se puede utilizar la de 70-80 % de carbón vegetal fínamente pulverizado, con 20-30 % de alguno de los siguientes carbonatos: carbonato de bario (BaCO3); carbonato de sodio (Na2CO3) ó carbonato de potasio (K2CO3) que actúan como catalizador y que contribuyen al desprendimiento del carbono en estado elemental, necesario para la cementación.
Para el sellado de la tapa de la caja metálica puede utilizarse una masilla hecha con arena de fundición mezclada con silicato de sodio (vidrio soluble).
Las cajas se colocan en el horno de cementación, y se mantienen ahí durante varias horas a una temperatura entre 900 y 950 oC hasta obtener la profundidad de la capa de difusión deseada.
La cementación gaseosa necesita de un equipo especial más complicado y se aplica a la producción en masa de piezas cementadas.
Esta cementación tiene ventajas considerables con respecto a la cementación en medio sólido: el proceso es dos o tres veces mas rápido, la tecnología es menos perjudicial a la salud, y las propiedades del núcleo sin cementar resultan mejores debido al menor crecimiento del grano.
El proceso se realiza en hornos especiales, en cuyo interior se inyecta como gas cementante algún hidrocarburo saturado como metano, butano, propano y otros. Al calentar a unos 900-970 oC se desprende el carbono elemental que cementa el acero. Por ejemplo al calentar metano
CH4 --> C + 2H2
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