Carbocementazione

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Si consideri un pezzo di acciaio. L'arricchimento superficiale in carbonio, e la conseguente formazione di carburi, è utile per conferire resistenza all'usura e rafforzamento grazie al meccanismo di Orowan in superficie, unite a tenacità interna (per esempio per denti di ingranaggi). Conviene eseguirlo su acciaio dolce portato oltre Ac₃, in quanto l'austenite solubilizza meglio il carbonio.
Il carbonio migra oltre la superficie per diffusione, quindi la legge che ne regola il meccanismo è la seconda legge di Fick; importanti sono inoltre parametri come la temperatura, il tipo di reticolo metallico, la differenza di concentrazione tra ambiente esterno e interno (quindi si usa acciaio dolce con C < 0,2%, così che la forza motrice dovuta al gradiente di concentrazione sia la massima possibile) e l'estensione dei giunti dei grani (attraverso i quali gli atomi diffondono meglio).
Esistono diversi metodi di carbocementazione, in base alla sostanza cementante, ma si sottolinea che l'ambiente è sempre gassoso, in quanto vi è sempre la necessità del trasporto operato dall'ossido di carbonio.

Prodotti di solito cementati: ingranaggi.

Esempio di acciaio cementabile: 18CrMo4.

[modifica] Carbocementazione solida

Il pezzo è introdotto in una cassetta e ricoperto di cemento solido (85% carbone vegetale e 15% di carbonato di bario e agenti catalizzatori), quindi portato a una temperatura accettabile in considerazione della necessaria velocità di esecuzione e del non eccessivo ingrossamento della grana cristallina. É un processo semplice ma non particolarmente efficace.

[modifica] Carbocementazione in bagno di sali

Si circonda il pezzo di cemento liquido (miscela di cloruro, cianuro sodico o potassico e carbonato); vi è anche dell'azoto che, se in modesta quantità, aiuta a indurire lo strato superficiale. É un processo più veloce, preciso e meno influenzante la dimensione della grana cristallina e l'aspetto superficiale del pezzo trattato. Si usa per ingranaggi di biciciclette e motociclette, catene, parti di computer, armi, strumenti di precisione.

[modifica] Carbocementazione in fase gassosa

Ultimo è il metodo più efficace. L'agente cementante è ossido di carbonio creato dalla combustione di gas naturale, metano, etano, propano, butano, carbone... secondo la reazione:
2CO -> C + CO₂
Altro carbonio deriva dalla piroscissione degli idrocarburi saturi.
Il potenziale di carbonio dell'atmosfera deve essere sempre maggiore della concentrazione di tale elemento nel pezzo trattato, altrimenti prevale la decarburazione promossa da CO₂, H₂O e H₂. Inizialmente esso è pari a quello di saturazione dell'austenite alla temperatura di processo (fase di cementazione attiva). In seguito si abbassa la concentrazione di C dell'atmosfera al valore che si vuole avere sulla superficie del pezzo, così che l'eccesso di C diffonda verso l'interno (periodo di diffusione).