Diseño e implementación de un sistema de cementación gaseosa para el tratamiento superficial de aceros

Abstract

RESUMEN: En el presente trabajo se describe el diseño, construcción y prueba de un equipo a escala de laboratorio para tratamientos térmicos con atmósfera controlada para el estudio de la carburización gaseosa de aceros. El equipo posee las siguientes características: producción controlada de una atmósfera gaseosa que está compuesta por una mezcla de gas endotérmico sintético (20% CO, 40% N2, 40% H2) y gas acetileno (C2H2), brindando la posibilidad de obtener diferentes potenciales de carbono (Cp), zona de reacción isotérmica, inerte y hermética. Para la puesta a punto del equipo se trabajó con probetas de acero AISI-SAE 1020, este acero es comúnmente utilizado en la fabricación de piezas como bujes, piñones, pasadores y rodillos, las cuales requieren una profundidad de capa total cementada de hasta 1.2 mm. En las muestras cementadas se caracterizaron la microestructura por microscopia óptica, la composición química por espectrometría de emisión óptica y las propiedades mecánicas por barrido de microdureza Vickers en la sección transversal. Los resultados permiten evidenciar un mayor control y eficiencia en la transferencia de carbono durante el ciclo de carburización, favoreciendo la optimización de recursos y tiempos de proceso.

ABSTRACT: This article describes the design, construction and testing of a laboratory scale equipment for thermal treatment with controlled atmosphere for the study of steel gaseous carburization. The machine has the following characteristics: controlled production of a gaseous atmosphere consisting of a synthetic endothermic gas mixture (20% CO, 40% N2, and 40% H2) and acetylene (C2H2), providing the possibility of obtaining different carbon potentials (Cp) and the isothermal, inert and hermetic reaction zone. For equipment tuning it has been used samples of AISI-SAE 1020 steel, this material is commonly used in the manufacture of pieces like bushings, sprockets, pins and rollers, which require a depth of total cemented layer up to 1.2mm. In cemented samples microstructure were characterized by optical microscopy, chemical composition by optical emission spectrometry and mechanical properties by Vickers microhardness cross section scattering. The results show an enhenced control and efficiency in the carbon transfer during the carburization cycle with acetylene addition, favoring resources optimization and time processing.