Os tratamentos termoquímicos. micos
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- Benedito Pinho de Almeida
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1 Os tratamentos termoquímicos micos
2 Os tratamentos termoquímicos micos Turma 6821 Arthur Galvão, Fábio F Borges, Israel Lima e Vitor Alex
3 Tratamentos Termoquímicos? micos? são os tratamentos que visam o endurecimento superficial dos aços, a pela modificação parcial da sua composição química e aplicação simultânea de um tratamento térmicot rmico Vicente Chiaverini (modificado) Os tratamentos termoquímicos micos são também m conhecidos como tratamentos de endurecimento superficial (que é sua principal finalidade) A modificação da composição química se dád por difusão termoquímica mica de elementos na superfície do aço o como: carbono, nitrogênio e boro, entre outros. Pode ser usado também m pra adquirir propriedades como resistência à fadiga, à corrosão e à oxidação em altas temperaturas
4 Tratamentos Termoquímicos! micos! Necessidade: Uma peça a com uma boa resistência ao choque e dureza elevada na superfície e um núcleo n dúctil e tenaz Problema: Incompatibilidade de propriedades nos aços a carbonos Resolução: A dureza importante é a dureza superficial. Portanto endurece a superfície mantendo o núcleo n tenaz Processo da resolução: Tratamentos Termoquímicos, micos, conhecidos como tratamento de endurecimento superficial
5 Tipos de Tratamentos Termoquímicos micos 1. Cementação (C) 2. Nitretação (N) 3. Cianetação (CN) (CNX) 4. Carbonitretação (C + N)(C >N) 5. Nitrocarbonetação (C + N) (N >C) 6. Boretação (B) 7. Tratamentos Termorreativos (CX + NX + C y N z X) (V, Nb, Ta, Cr, W e Mo)
6 Difusão Termoquímica? mica? é a matéria sendo transportada através s da matéria ria No caso da ligas a difusão é realizada concomitantemente pela: Superfície Contorno de Grão Através do volume sólido (Grão) Dentro dos grãos a movimentação dos átomos se dá: Através dos defeitos na rede cristalina Através dos interstícios Forçosamente substituindo átomos
7 Difusão Termoquímica? mica? Difusão Termoquímica recebe este nome pois a energia de ativação é térmica: Q volume (grão) > Q contorno de grão > Q superfície Facilidade de difusão é inversamente proporcional a maior quantidade de energia de ativação (coeficiente de difusão)
8 Fotomontagem da Cementação
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10 Cementação ou Carbonetação Definição: Introdução de Carbono na superfície do aço de modo que quando depois de temperado tenha uma superfície mais dura. Mais empregado; Mais antigo (Romanos); Seguido por têmpera (produzindo Martensita) Tipos Cementação: A alta temperatura Sólida ou em caixa Liquida Gasosa Vácuo Plasma ou Iônica Análise da camada cementada: Concentração de carbono antes do tratamento (-C) (+C) Tempo do tratamento (+t) (+C) Temperatura (+T) (+C) Agente Carbonetante (Facilidade de fornecer carbono) Velocidade de Fornecimento do Agente Carbonetante (Vcontr) (+C)
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12 Cementação à alta temperatura
13 Reações Fundamentais Cementação ou Carbonetação 2 CO + 3 Fe Fe 3 C + CO 2 Gás carbônico CH Fe Fe 3 C + 2 H 2 Gás Metano
14 Cementação ou Carbonetação Tratamentos Térmicos na cementação: Normalização (Anterior) (Para permitir Usinagem -Retificação) Têmpera (Posterior) (Transformação em Martensita Microconstituinte mais duro) Profundidades da camada difusa Em média 0,8 a 1,0%C (t, T)
15 Cementação SólidaS ou em Caixa Carvão + O 2 CO 2 Carvão + CO 2 CO gás tóxico e muito venenoso (250X)(CO>O2) BaCO 3 + Carvão BaO + CO + Energia substância ativadora (ou outros carbonatos) [2 CO + 3Fe Fe 3 C + CO 2 ] [(C) + 3Fe Fe 3 C ]
16 Cementação SólidaS ou em Caixa Substâncias carbonáceas são sólidas portanto cementação sólida Misturas carburizantes: carvão de madeira;aglomerado com 5% à 20% de óleo comum ou óleo de linhaça; uma substância ativadora (50% à 70% de carbonato de bário)
17 Cementação SólidaS ou em Caixa Utilização de grande variedade de Fornos Precisam de resfriamento lento após a cementação Dificuldade de desempacotamento das peças Processo de cementação mais lento Temperaturas usuais: 815 a 955 C (às vezes 1095 C) Profundidade da camada cementada (0,6 a 6,9mm) Material das caixas: aço carbono revestida de alumínio > aço inox > aço C
18 Cementação SólidaS ou em Caixa Forno Industrial Jung TT 200
19 Cementação gasosa CH 4 (C) + H 2 80 a 90% do gás natural (gás metano) C 2 H 6 (C) + CH 4 + H 2 10 a 20% do gás natural (gás etano) C 3 H 8 (C) + XC 2 H 6 + YCH 4 + 2H 2 (gás propano) CH 4 (C) + H 2 (gás metano) + gás veiculo (diluir o gás cementante e não deixar diminuir a temperatura devido as reações)
20 Cementação gasosa Características: Cementação mais limpa que a sólida Tratamento mais complexo (segurança, controle e técnica de operação) Profundidade da camada cementada: 0,5 a 2,0mm Equipamento de cementação gasosa é bastante caro (Possibilidade de Processo continuo) Temperatura e tempo (profundidade de difusão) Possibilita têmpera direta (Evitando o resfriamento)
21 Cementação gasosa Forno para cementação gasosa à atmosfera controlada
22 Cementação gasosa Equipamento para cementação gasosa processo continuo
23 Cementação LíquidaL Cementação provocada por um banho de sal fundido Composição do banho, % Constituinte Camada de pequena espessura Baixa temperatura (840 a 900 C) Camada de grande espessura Alta temperatura (900 a 955 C) Cianeto de sódio 10 a 23 6 a 16 Cloreto de bário 0 a a 35 Outros sais alcalinos 0 a10 0 a 10 Cloreto de potássio 0 a 25 0 a 20 Cloreto de sódio 20 a 40 0 a 20 Carbonato de sódio 30 max 30 max Aceleradores de outros compostos de metais alcalino-ferrosos 0 a 5 0 a 2 Cianeto de sódio 1 max 0,5 max
24 Cementação LíquidaL 2 NaCN Na 2 CN 2 + (C) 2 CO + 3Fe Fe 3 C + CO 2 NaCN + CO 2 NaCNO + CO Profundidade da camada cementada: Banhos para baixa temperatura:0,13 a 0,25mm Banhos para alta temperatura:0,5 a 3,0mm Proteção efetiva contra a descarbonetação Produz resíduos de tóxicos de cianeto (Processo de Durofer)(polímero)
25 Cementação LíquidaL Forno para cementação líquida- com aquecimento externo
26 Cementação LíquidaL Forno para cementação líquida- com aquecimento externo
27 Cementação LíquidaL Forno para cementação líquida- com aquecimento interno
28 Cementação LíquidaL
29 Cementação a VácuoV Processo similar a cementação gasosa só que os gases são evacuados e preenchidos com gás nitrogênio Temperado imediatamente em óleo
30 Cementação a VácuoV Forno de câmara simples
31 Cementação a VácuoV Forno de câmara dupla
32 Aços para Cementação Aços Carbono superfície resistente ao desgaste com núcleo tenaz 1016 / 1018 / 1019 / 1022 peças pequenas / temperadas em água aplicações onde não é exigido baixa distorção Aços baixa-liga superfície resistente ao desgaste / núcleo resistente e dútil 4023 / 5110 / 4118 / 8620 / 4620 temperados em óleo / baixa distorção Aços médiam dia-liga aplicações onde é exigido menor distorção 4320 / 4817 / 9310
33 Microestrutura cementada
34 Nitretação Definição: Introdução de Nitrogênio na superfície do aço Temperatura do tratamento: 500 a 570 C Não é necessário têmpera posterior Tipos de nitretação: Gasosa Líquida Iônica ou a plasma Razões de se fazer a nitretação Obter altíssima dureza superficial (70Rc) e alta resistência ao desgaste Melhorar a resistência à fadiga e a corrosão (exceto para os aços inoxidáveis)
35 Nitretação (diagrama de equilíbrio Fe-N)
36 Nitretação a gásg
37 Nitretação a gásg Aços empregados: Aços de baixa liga contendo alumínio Aços de médio carbono, ao cromo, das séries 41xx, 43xx, 51xx, 61xx, 86xx, 87xx e 98xx Aços ferramenta com 5% cromo Aços inoxidáveis nitrônicos, Ferríticos, Martensíticos Aços conter alumínio ou cromo (Ideal série Nitraloy 1%Al e 1,2%Cr)
38 Nitretação a gásg Têmpera e revenimento a 25 C acima da temperatura de nitretação para garantir estabilidade dimensional Usinagem grosseira Revenimento para alívio de tensões (500 a 600 C) Usinagem Final Nitretação Retífica
39 Nitretação a gásg
40 Forno de Nitretação gasosa Nitretação a gásg
41 Nitretação a plasma
42 Nitretação a plasma
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45 Nitretação Liquida
46 Nitretação Peça nitretada
47 Cianetação Consiste em aquecer o aço em temperatura acima da linha de autenitização, em sal fundido, de modos que a superfície do aço absorva carbono e nitrogênio Banhos de sal: 30 a 97% de cianeto de sódio 2 a40% carbonato de sódio 0 a 30% de cloreto de sódio Temperatura de Tratamento: 760 e 870 C Equipamentos da cementação líquida
48 Carbonitretação Peça carbonitretada
49 Nitrocarbonetação ou Nitrocementação Tipos de Nitrocarbonetação: Ferrítica Oxinitrocarbonetação Austenítica
50 Nitrocabonetação: Peça a oxinitrocarbonetada
51 Boretação Tipos de Boretação: Gasosa Líquida Sólida ou Pastosa Boretação com adição de outras propriedades (+ X): Boroaluminização (Al) Borossiliconização (Si) Borocromização (Cr) Borocromotitanização (Cr + Ti) Borovanadização (V) Borocromovanadização (Cr + V)
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53 Termorreação É um processo de difusão mas também é considerado de deposição
54 Comparativo de dureza superficial
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