Clasificación de los Tipos de Acero y Procesos de Cementación Industrial

Tipos de Acero según su Contenido de Carbono

Acero al Bajo Carbono

Conocido también como acero de máquina o acero dulce, contiene de 0,10 a 0,30% de carbono y se utiliza para fabricar cadenas, remaches, tornillos, ejes, etc.

Acero al Mediano Carbono

Contiene de 0,30% a 0,60% de carbono. Se utiliza principalmente para piezas forjadas, ejes de vehículos, rieles y otros componentes estructurales.

Acero al Alto Carbono

Conocido también como acero de herramientas, contiene de 0,60% a 1,70% de carbono. Este tipo de acero se puede endurecer y templar. Por ejemplo, los martillos y barretas se fabrican con acero de 0,75% de carbono, mientras que las herramientas de corte como brocas, machuelos y rimas se hacen con acero de 0,90 a 1,0% de carbono.

Clasificación Comercial del Acero

A fin de que la composición de los diversos tipos de acero sea constante y satisfaga las especificaciones requeridas, la SAE (Society of Automotive Engineers / Sociedad de Ingenieros Automotrices) y la AISI (American Iron and Steel Institute / Instituto Americano del Hierro y del Acero) han establecido métodos para identificar los diversos tipos de acero. Estos sistemas numéricos son similares y ambos están en uso en la industria actual.

Sistema de Clasificación SAE / AISI

Ambos sistemas son similares en muchos aspectos; en ambos se usa una serie de cuatro o cinco dígitos para designar el tipo de acero. Igualmente, se indica el proceso de producción con una letra antes del número. Las categorías principales son:

Categorías por Composición

• 1.- Acero al carbono
• 2.- Acero al Níquel
• 3.- Aceros al Níquel Cromo
• 4.- Aceros al Molibdeno
• 5.- Aceros al Cromo
• 6.- Aceros al Cromo Vanadio
• 8.- Aceros de Triple Aleación
• 9.- Aceros al Manganeso – Silicio

Clasificación por Procesos de Producción

• A.- Aceros Básicos
• B.- Aceros por procedimiento de Inyección de Oxígeno
• C.- Aceros Básicos al carbono
• D.- Aceros Ácido al carbono
• E.- Acero de Horno Eléctrico

Temple en Capas de una Pieza

El temple en capas consiste en el temple limitado a la capa exterior, manteniendo la tenacidad del núcleo, proceso conocido como cementado. Dado que el carbono es el componente endurecedor, se necesita algún método para aumentar el contenido de carbono del acero al bajo carbono. Esto se consigue mediante los siguientes métodos:

Métodos de Carburización

1. El Método de Carburización (Empacado)

Consiste en empacar acero de bajo contenido de carbono en una caja cerrada con un material carbonáceo y calentarlo a una temperatura de 900 a 930°C durante 4 a 6 horas. Mientras más tiempo esté la pieza empacada en el horno, más profunda será la penetración del carbono. Luego, se saca la pieza y se enfría con rapidez en agua o salmuera.

2. El Método del Baño Líquido

Consiste en sumergir el material que se va a cementar en un baño de cianuro de sodio líquido con un contenido de cianuro de hasta el 25%. También se puede utilizar cianuro de potasio, pero sus vapores son extremadamente peligrosos. Se recomienda no respirar estos vapores, ya que son altamente venenosos.

Se mantiene la temperatura a unos 850°C durante un periodo de 15 minutos a una hora, según la profundidad de cementado requerido. A esta temperatura, el acero absorberá el carbono y el nitrógeno del cianuro; posteriormente, hay que enfriar el acero con rapidez en agua o salmuera.

3. Carburización por Gas

Mediante este método se utilizan gases carburizantes. Para cementar una pieza, esta se coloca en el interior de un tambor donde se introduce el gas y se mantiene el horno entre 900°C y 930°C. Después de un tiempo predeterminado (aproximadamente 3 horas), se corta el gas y se deja enfriar el horno. Finalmente, se saca el material, se vuelve a recalentar entre 750°C a 820°C y se enfría con rapidez en agua o salmuera.