El gas endotérmico es una atmósfera cuidadosamente controlada que se utiliza en los procesos de tratamiento térmico para evitar la oxidación y descarburación de los metales, al tiempo que permite un control preciso de la química de la superficie. Compuesto principalmente de hidrógeno, monóxido de carbono y nitrógeno con impurezas menores, se genera mediante la combustión parcial de gases de hidrocarburos como el gas natural en un generador endotérmico. Esta mezcla de gases desempeña un papel fundamental en el mantenimiento de unas propiedades metalúrgicas constantes durante procesos como la cementación, el endurecimiento neutro y la sinterización, al crear un entorno químicamente equilibrado que interactúa de forma predecible con las superficies metálicas calentadas.
Explicación de los puntos clave:
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Composición y generación
- El gas endotérmico estándar contiene 40% de H₂, 20% de CO y 40% de N₂. , con <1% de trazas de CO₂, CH₄ y H₂O.
- Se produce haciendo reaccionar gas natural/propano con aire en una retorta calentada (generador endotérmico) utilizando un catalizador de níquel
- El término "endotérmico" se refiere a la reacción química de absorción de calor (CH₄ + aire → CO + H₂ + N₂) que forma el gas
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Funciones principales en el tratamiento térmico
- Actúa como atmósfera protectora para evitar la oxidación superficial (formación de incrustaciones)
- Mantiene el potencial de carbono para evitar la descarburación en los aceros
- Sirve como gas portador del carbono durante los procesos de carburación
- Permite una química superficial consistente para aplicaciones de recocido brillante
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Aplicaciones clave
- Carburación: El CO y el H₂ facilitan la transferencia de carbono a las superficies de acero
- Endurecimiento neutro: Evita la oxidación a la vez que austeniza los aceros de medio carbono
- Sinterización: Protege los metales en polvo durante la consolidación a alta temperatura
- Recocido brillante: Mantiene las superficies libres de óxido en cobre y acero inoxidable
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Parámetros de control
- Control del punto de rocío (contenido de vapor de agua)
- Niveles de CO₂ (medición indirecta del potencial de carbono)
- Contenido de metano (indica una combustión incompleta)
- Los sistemas modernos utilizan sensores infrarrojos y sondas de circonio para realizar análisis en tiempo real
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Consideraciones de seguridad
- La alta inflamabilidad debida al contenido de H₂ requiere equipos a prueba de explosiones
- El CO es tóxico: es obligatoria una ventilación adecuada y detectores de gas
- Se necesitan sistemas de purga de nitrógeno durante el arranque/parada para evitar mezclas explosivas
Esta atmósfera controlada ejemplifica cómo la química precisa de los gases permite obtener resultados metalúrgicos avanzados, formando el "ingrediente activo" invisible en muchos procesos de tratamiento térmico que dan forma a componentes metálicos duraderos.
Tabla resumen:
| Aspecto | Detalles |
|---|---|
| Composición | 40% H₂, 20% CO, 40% N₂ (<1% CO₂/CH₄/H₂O) |
| Generación | Producida mediante combustión parcial de gas natural/propano en un generador endotérmico |
| Funciones principales | Evita la oxidación, mantiene el potencial de carbono, permite la carburación |
| Aplicaciones principales | Carburación, endurecimiento neutro, sinterización, recocido brillante |
| Parámetros de control | Punto de rocío, niveles de CO₂, contenido de metano (controlados mediante sondas IR/zirconia) |
| Consideraciones de seguridad | Alta inflamabilidad (H₂), toxicidad del CO, requiere sistemas de ventilación/purga |
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