La carburación es un proceso de tratamiento térmico de superficies que implica enfriamiento y revenido a baja temperatura después de la expansión de átomos de carbono en la superficie de las piezas de acero. Este método tiene como objetivo mejorar significativamente varias propiedades del acero, como la resistencia al desgaste, la durabilidad y la tenacidad.
Después del tratamiento, el núcleo de las piezas está formado por martensita con bajo contenido de carbono, lo que ofrece resistencia y tenacidad adecuadas, mientras que la superficie se vuelve dura y resistente al desgaste, formando una martensita templada con una cantidad significativa de estructura fina de carburo. Las piezas tratadas mediante cementación se conocen comúnmente como acero cementado.
Para aplicaciones donde se requiere alta dureza superficial y resistencia al desgaste, como engranajes de transmisión de automóviles, motores de combustión interna y pasadores de pistón CAM, se aplica la cementación y el templado a baja temperatura. Esto da como resultado un núcleo de acero con bajo contenido de carbono con alta resistencia y tenacidad, mientras que la superficie (hasta cierta profundidad) adquiere una alta dureza después del temple, proporcionando una excelente resistencia al desgaste.
La carburación implica generalmente un bajo contenido de carbono (0,15% a 0,25%), asegurando una buena tenacidad y plasticidad en el núcleo de las piezas tratadas. Sin embargo, para mejorar aún más la resistencia del núcleo de acero, se pueden añadir elementos de aleación como Cr, Ni, Mn, Mo, W, Ti y B.
Estos elementos ayudan a aumentar la templabilidad del acero y forman carburos de aleación estables, lo que da como resultado una estructura refinada y restringe el sobrecalentamiento durante el proceso de cementación.
Los aceros aleados de cementación se pueden clasificar en tres tipos según su templabilidad o resistencia:
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Acero de cementación de aleación de baja templabilidad : este tipo de acero tiene baja resistencia (resistencia a la tracción ≤ 800 MPa) y baja tenacidad después del tratamiento de cementación y revenido. Se utiliza ampliamente en la fabricación de piezas resistentes al desgaste con requisitos de baja resistencia, como árboles de levas y pasadores de pistón.
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Acero de cementación de aleación de templabilidad media : Con resistencia media (resistencia a la tracción = 800 ~ 1200 MPa), este tipo de acero se utiliza en aplicaciones que requieren resistencia al desgaste y cargas medias a pesadas, como engranajes de transmisión de automóviles y ejes de transmisión.
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Acero de cementación de aleación de alta templabilidad : este tipo de acero tiene alta resistencia (resistencia a la tracción > 1200 MPa) y se utiliza en aplicaciones que requieren alta resistencia y resistencia al desgaste, como engranajes de locomotoras diésel y cigüeñales de motores diésel.
Estos aceros aleados de cementación desempeñan un papel esencial en numerosas industrias y ofrecen una combinación única de resistencia, tenacidad y durabilidad para piezas sometidas a condiciones extremas de impacto y abrasión.
