Tratamentos Termoquímicos

Tratamentos Termoquímicos

1. Cementação

   • São processos que visam à adição, por difusão, de elementos químicos – carbono, nitrogênio e boro – na superfície do material

2. Cementação

   • São processos que visam à adição, por difusão, de elementos químicos – carbono, nitrogênio e boro – na superfície do material
     • Esta difusão é feita com o aquecimento do aço entre 300 ºC e 1200 ºC
       • Consiste na introdução de carbono na superfície do aço, de modo que este, depois de temperado, apresente uma superfície mais dura
         • Fatores que influenciam no controle do processo
           • Potencial do meio → sólido, líquido, gasoso ou plasma – potencial em fornecer o elemento químico
             • Capacidade da peça absorver esse elemento químico → está relacionado com a solubilidade e a difusão do elemento no material
   • Aumentar a dureza e a resistência ao desgaste da superfície
     • Aumentar a resistência à fadiga, à corrosão, à oxidação em altas temperaturas, etc.
   • Cementação Sólida
     • Vantagens
       • Levar a vários fornos, pois tem atmosfera própria cementante
         • Resfriameneto Lento
           • Desvantagens
             • Não indicada para camadas controladas em uma tolerância estreita
               • Não permite controle do potencial de carbono na superfície da peça
                 • Não é recomendada para têmpera direta após cementação, devido à dificuldade de desempacotar as peças
                   • É mais lenta que os outros processos de cementação, pois é preciso aquecer e resfriar a peça com a caixa que a contém
     • Cementação gasosa
       • Vantagens
         • Processo mais limpo que por via sólida
           • Melhor controle do teor de carbono e da espessura da camada cementada;
             • Processo rápido e para produção contínua
               • Possibilita a têmpera direta, evitando o resfriamento
                 • Desvantagens
                   • Custo alto dos equipamentos, se comparados com os da cementação sólida
                     • Requer pessoal habilitado
       • Cementação Líquida
         • Vantagens
           • Boas profundidades de penetração, em tempo menor que a cementação gasosa
             • Proteção efetiva contra descarbonetação
               • Permite operação contínua
                 • Possibilita a cementação localizada
                   • Permite o controle da camada cementada
                     • Desvantagens
                       • Produz resíduos tóxicos de cianeto
                         • Necessita de limpeza posterior
         • Outros tipos de cementação
           • Cementação à vácuo
             • Cementação iônica ou a plasma
     • Boretação
       • Vantagens
         • A dureza da camada boretada é extremamente alta, acima das obtidas por cementação e nitretação de aços carbono
           • A camada boretada apresenta grande resistência à corrosão por ácidos inorgânicos, como ácidos clorídricos, sulfúricos e fosfóricos
             • Pode ser aplicada em aços carbono, baixa liga, ferramenta e inoxidáveis. Apenas os aços ligados com alumínio e com mais de um 1% de silício não são indicados para este processo
               • A alta dureza da camada boretada, aliada ao baixo coeficiente de seu atrito, produz elevada resistência ao desgaste
       • Desvantagens
         • A boretação sólida, exige mão de obra intensiva e tem baixa flexibilidade para automação, tornando o processamento lento e custoso, o que provoca sua substituição pelos processos de cementação ou nitretação
           • Devido à alta dureza da camada boretada, um eventual ajuste na peça só pode ser feito por lapidação com diamante, pois o polimento convencional fratura a camada boretada
             • Se a peça precisar ser reaquecida para um tratamento térmico posterior, este processo deverá ocorrer em um forno a vácuo ou com atmosfera protetora para preservar a camada de boretos formada
               • A resistência à fadiga, em geral, é inferior à obtida na peça cementada ou nitretada

3. Nitretação

   • Nitretação é o processo de introdução superficial de nitrogênio no aço, pelo aquecimento destes entre 500 e 570 ºC, para formar uma camada dura de nitretos
   • Obter altíssima dureza superficial e alta resistência ao desgaste
     • Melhorar a resistência à fadiga e à corrosão – exceto para aços inoxidáveis
       • Obter superfície resistente ao amolecimento por aquecimento até temperaturas próximas à de nitretação
   • A gás
     • Consiste em submeter a peça a uma atmosfera de amônia entre 500 e 565 ºC
       • Nessa temperatura, a amônia é decomposta, e o nitrogênio, na camada superficial da peça, atinge uma profundidade de até 0,7 mm
         • O processo ocorre de 40 a 90 horas.
           • São usados aços com elementos formadores de nitretos estáveis à temperatura de nitretação
             • Alumínio: altíssima dureza, excelente resistência ao desgaste, baixa ductilidade
     • Formará uma camada na superfície metálica de nitretos de ferro, cromo, molibdênio e níquel, de alta dureza
       • Formará uma camada na superfície metálica de nitretos de ferro, cromo, molibdênio e níquel, de alta dureza
     • Líquida
       • As peças são mergulhadas num banho de sais fundidos, que são as fontes de nitrogênio
         • A espessura da camada é mais fina, máxima de 0,015 mm, contra 0,7 mm a gás.
           • O processo é mais rápido que o a gás. As peças permanecem no banho apenas 2 ou 3 horas a uma temperatura que varia de 500 a 570ºC
       • Iônica ou a plasma
         • O plasma é uma mistura gasosa constituída de íons positivos e negativos, além de partículas neutras.
           • As velocidades dos elétrons são suficientemente altas para provocarem a dissociação das moléculas do gás
         • Usa tecnologia de descargas luminescentes para fornecer íons de nitrogênio para a superfície da peça
           • Aplica-se uma grande diferença de potencial nos eletrodos, então formam-se várias regiões de descargas visíveis
             • O plasma é obtido colocando-se dois eletrodos metálicos dentro de um tubo de vidro à vácuo – no qual foi injetado gás a baixa pressão

4. Carbonitretação

   • É um processo para se introduzir carbono e nitrogênio no aço a partir de uma mistura gasosa apropriada
     • O carbono provém de um gás rico em carbono – como, por exemplo, o gás metano CH4 – enquanto que o nitrogênio a partir da amônia dissociada
       • É um processo misto de cementação a gás com nitretação a gás (700 a 900ºC), durante um tempo menor que na cementação
         • O objetivo é formar, no aço, uma camada dura e resistente ao desgaste de 0,07 a 0,70 mm
           • A carbonitretação é usada, geralmente, em peças de pequeno porte, como componentes de carburadores, relógios, aparelhos eletrodomésticos

5. Cianetação

   • É considerada a carbonitretação realizada em meio líquido
     • Uma das vantagens com relação a carbonitretação é a baixa distorção
       • A cianetação consiste na adição de carbono e nitrogênio ao aço, variando a temperatura do processo de 760 a 870 ºC
         • A profundidade da camada cianetada depende do tempo e da temperatura de exposição