Endurecimiento de la caja
El endurecimiento por cementación o el endurecimiento de la superficie es el proceso de endurecimiento de la superficie de un objeto de metal mientras se permite que el metal más profundo permanezca blando, formando así una capa delgada de metal más duro en la superficie. Para hierro o acero con bajo contenido de carbono , que tiene poca o ninguna templabilidad propia, el proceso de cementación implica infundir carbono o nitrógeno adicional en la capa superficial. El endurecimiento superficial generalmente se realiza después de que la pieza se ha formado en su forma final, pero también se puede realizar para aumentar el contenido de elementos de endurecimiento de las barras que se utilizarán en un patrón de soldadura o un proceso similar. El terminoel endurecimiento de la cara también se usa para describir esta técnica, cuando se habla de armaduras modernas .
El endurecimiento es deseable para los componentes metálicos que están sujetos al contacto deslizante con materiales duros o abrasivos, ya que el metal endurecido es más resistente al desgaste de la superficie. Sin embargo, debido a que el metal endurecido suele ser más frágil que el metal más blando, el endurecimiento completo (es decir, el endurecimiento uniforme del metal en toda la pieza) no siempre es una opción adecuada. En tales circunstancias, el cementado puede producir un componente que no se fracturará (debido al núcleo blando que puede absorber tensiones sin agrietarse), pero que también proporciona una resistencia adecuada al desgaste en la superficie endurecida.
La fundición de hierro temprana hizo uso de bloomeries que producían dos capas de metal: una con un contenido de carbono muy bajo que se transforma en hierro forjado y otra con una capa exterior de alto contenido de carbono. Dado que el hierro con alto contenido de carbono es corto en caliente , lo que significa que se fractura y se desmorona cuando se forja , no era útil sin más fundición. Como resultado, no se usó en gran medida en Occidente hasta la popularización de la forja fina . [1] El hierro forjado, casi sin carbono, era muy maleable y dúctil pero no muy duro.
El endurecimiento superficial implica empaquetar el hierro con bajo contenido de carbono dentro de una sustancia con alto contenido de carbono y luego calentar este paquete para estimular la migración de carbono hacia la superficie del hierro. Esto forma una capa superficial delgada de acero con alto contenido de carbono, y el contenido de carbono disminuye gradualmente más profundo desde la superficie. El producto resultante combina gran parte de la tenacidad de un núcleo de acero con bajo contenido de carbono, con la dureza y la resistencia al desgaste del acero exterior con alto contenido de carbono.
El método tradicional de aplicar el carbón a la superficie del hierro involucraba empacar el hierro en una mezcla de hueso molido y carbón vegetal o una combinación de cuero , pezuñas , sal y orina ., todo dentro de una caja bien sellada (el "caso"). Este paquete de cementación luego se calienta a una temperatura alta pero aún por debajo del punto de fusión del hierro y se deja a esa temperatura durante un período de tiempo. Cuanto más tiempo se mantenga el paquete a alta temperatura, más profundamente se difundirá el carbono en la superficie. Son deseables diferentes profundidades de endurecimiento para diferentes propósitos: las herramientas afiladas necesitan un endurecimiento profundo para permitir el rectificado y reafilado sin exponer el núcleo blando, mientras que las piezas de la máquina, como los engranajes, pueden necesitar solo un endurecimiento superficial para aumentar la resistencia al desgaste.
La pieza cementada resultante puede mostrar una clara decoloración de la superficie, si el material de carbono es materia orgánica mezclada como se describe anteriormente. El acero se oscurece significativamente y muestra un patrón moteado de negro, azul y púrpura causado por los diversos compuestos formados a partir de las impurezas en el hueso y el carbón. Esta superficie de óxido funciona de manera similar al pavonado , proporcionando un grado de resistencia a la corrosión, así como un acabado atractivo. El color de la caja se refiere a este patrón y se encuentra comúnmente como un acabado decorativo en las armas de fuego .
