Shim Stock – El potencial de carbono real en atmósferas carburizantes

Se trata del método más popular para determinar la precisión de las probetas de oxígeno/carbono.  Los profesionales de tratamiento térmico emplean este método como procedimiento estándar para evaluar el sistema de control de atmósfera del horno. Sin embargo, si bien el método mas popular, su procedimiento es generalmente el menos entendido.
En esencia, el método de «shim stock» consiste en medir la ganancia en peso de una laminilla de acero al exponerla a la atmósfera del horno hasta alcanzar el equilibrio. La prueba determina el potencial de carbono (%C) real contenido en el horno y es comparado con aquel indicado por la probeta de oxígeno que controla la atmósfera.

 

La prueba requiere de un puerto en la pared del horno ubicado de manera adyacente a la probeta de oxígeno como el que se muestra en la figura 1. El enfriamiento al final de la prueba se lleva a cabo generalmente dentro del mismo arreglo con atmósfera para evitar la oxidación.

Procedimiento.
  1. Se recomienda emplear lamina de acero AISI 1010 de 0.003 pulgadas de espesor.
  2. Corte una muestra de laminilla para formar un recuadro de 2.5 x 3 pulgadas. Éste es el tamaño adecuado para el método de ganancia de peso
  3. Limpie ambas superficies de la laminilla cortada empleando acetona. Use guantes siempre que manipule el espécimen y evite a toda costa el contacto directo con las manos para evitar contaminar la muestra. Pese la laminilla en una balanza analítica y registre el peso hasta el cuarto decimal (0.0001g).
  4. Enrolle la muestra de laminilla dentro del cartucho (sample holder). En este punto es aceptable manipular el espécimen con las manos pues ya ha sido registrado el peso inicial.
  5. Antes de proceder, asegúrese de que el horno esté operando por arriba de los 870C (1600F) y que existe carga en el interior. Las puertas deberán estar cerradas y el ventilador funcionando para asegurar la uniformidad de la temperatura y la atmósfera (30 minutos en estas condiciones deberán ser suficientes).
  6. Introduzca el cartucho con la laminilla en la cámara del puerto de prueba y enrosque el tapón. Abra la válvula de entrada y deslice la laminilla hasta un profundidad similar a la de la probeta de oxígeno/carbono (20 pulgadas aproximadamente)
  7. Deje la laminilla en el interior del horno por el tiempo correspondiente en función de la temperatura. Ver la tabla 1.
  8. Registre el %C del controlador de la atmósfera, la temperatura y el milivoltaje promedio de la probeta durante la prueba.
  9. Una vez finalizado el tiempo de prueba y alcanzado el equilibrio, jale el cartucho hacia la cámara del puerto y enfríe la laminilla en presencia de la atmósfera del horno  por 10 minutos (válvula abierta).
  10. Cierre la válvula de la cámara y retire el cartucho de la laminilla. La muestra deberá adquirir una coloración gris claro.
  11. Con mucho cuidado retire la laminilla del interior del cartucho usando guantes. Evite a toda costa el contacto con las manos a riesgo de contaminar la muestra e invalidar la prueba.
  12. Pese la muestra nuevamente en la balanza analítica y registre el valor hasta el cuarto decimal (0.0001g).
  13. Determine el valor real del %C mediante la siguiente fórmula:

 

 

El método de shim stock provee un procedimiento simple y confiable para asegurar que el %C en el horno concuerda con el potencial indicado en el controlador de atmósfera. Una ventaja de ese método es que el tiempo requerido para alcanzar el equilibrio es de solo 30 minutos a 1700F. La rapidez de este método permite evaluar el potencial incluso cuando se están corriendo cargas críticas de producción en el horno. Si se usaran laminillas mas gruesas para la prueba, los tiempos de equilibrio serían mas largos. Por ejemplo, usando una laminilla de 0.007 pulgadas el equilibrio se alcanzaría en 2 horas a 1700F.

 

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Victor Zacarias

Heat treat management expertise: CQI-9, AMS2750

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