¿Cuál es la diferencia entre grafitización y carbonización?

¿Qué es la grafitización?

La grafitización es un proceso industrial en el que el carbono se convierte en grafito. Este cambio microestructural ocurre en aceros al carbono o de baja aleación expuestos a temperaturas entre 425 y 550 grados Celsius durante períodos prolongados, a veces hasta mil horas. Este proceso puede provocar fragilidad.

Por ejemplo, la microestructura de los aceros al carbono-molibdeno suele contener perlita, que es una mezcla de ferrita y cementita. Cuando se somete a grafitización, este material se descompone en ferrita y partículas de grafito dispersas aleatoriamente. Esta transformación debilita el acero porque la presencia de grafito reduce su resistencia debido a la distribución aleatoria de partículas dentro de la matriz.

Para evitar la grafitización podemos utilizar materiales más resistentes y menos sensibles a este proceso. Además, modificar el medio ambiente, como aumentar el pH o reducir el contenido de cloruro, también puede ayudar a mitigar el riesgo de grafitización. Otro método eficaz de prevención es la aplicación de recubrimientos, incluida la protección catódica para el hierro fundido.

¿Qué es la carbonización?

La carbonización es un proceso industrial que convierte la materia orgánica en carbono. Los materiales orgánicos implicados suelen incluir plantas y cadáveres de animales. Este proceso se produce mediante destilación destructiva y se clasifica como una reacción de pirólisis, que implica múltiples reacciones químicas que ocurren simultáneamente. Ejemplos de estas reacciones incluyen deshidrogenación, condensación, transferencia de hidrógeno e isomerización.

La carbonización se diferencia de la producción de carbón porque ocurre a un ritmo mucho más rápido; su velocidad de reacción es muchos órdenes de magnitud más rápida. La temperatura aplicada durante el proceso puede influir en el grado de carbonización y en el contenido restante de elementos extraños en el producto final. Por ejemplo, a una temperatura de 1200 K, el contenido de carbono del residuo es aproximadamente el 90 % en peso, mientras que alrededor de 1600 K, el contenido de carbono aumenta hasta aproximadamente el 99 % en peso.

En general, la carbonización es una reacción exotérmica, lo que significa que libera calor. Puede volverse autosostenible y utilizarse como fuente de energía sin generar dióxido de carbono. Sin embargo, si el material orgánico se somete a un cambio repentino de temperatura, como en una explosión nuclear, la materia biológica se carbonizará casi instantáneamente, transformándose en carbono sólido.

En conclusión, tanto la grafitización como la carbonización son procesos industriales que involucran al carbono ya sea como reactivo o como producto. La carbonización se refiere al proceso de convertir materia orgánica en carbono, mientras que la grafitización implica transformar carbono en grafito. Por tanto, la carbonización se clasifica como un cambio químico, mientras que la grafitización se reconoce como un cambio microestructural.

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