Nitretação em banho de sal Durferrit TF 1 (BR) processo TENIFER. Dados relativos aos Sais e ao processo TENIFER

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1 Nitretação em banho de sal Durferrit TF 1 (BR) processo TENIFER Generalidades O tratamento de nitretação (processo TENIFER) em banho de sais é uma rara opção para se obter peças e ferramentas com alta resistência ao desgaste, baixo coeficiente de atrito e alta resistência à fadiga e corrosão. Esta modalidade de tratamento termoquímico torna-se ainda mais interessante quando se nota que as características mencionadas podem ser obtidas praticamente sem perigo das peças se deformarem. Dados relativos aos Sais e ao processo TENIFER 1. Análise Típica de um banho TF 1 (BR): - %CNO: (Cianatos) - %CN : 1-5 (Cianetos) 1.1. Montagem do banho: Para montagem de um banho novo somente necessita-se dos sais: TF 1 (BR) e NS2B. Após a fusão do banho este se encontra apto para operação, e em conformidade com a análise típica. Exemplo: para um forno 35/50 (volume ~39 litros) as quantidades dos sais TF 1 (BR) e NS2B requeridas são respectivamente 66,5 kg e 3,5 kg Operacionalidade do banho: O banho TF 1 (BR) é muito fácil de ser operado e mantido em condições de trabalho; para isto basta controlar as seguintes variáveis de processo: composição química, temperatura, limpeza e aeração Composição química : O banho deverá ser mantido com uma composição de 34 a 36% de CNO. Para controlar esta variável é necessário proceder diariamente a uma análise química, de preferência no início da operação. Através desta análise é determinada a quantidade de sal regenerador (Sal REG 1 ou opcionalmente REG BR) a ser adicionada ao banho. A adição deste sal não altera o nível do banho. Durante a reposição do regenerador REG BR, ocorrerá formação de amônia devido a seguinte reação: REG BR + CO3 CNO + NH3 + H2O

2 Devido a esta formação de amônia recomendamos que o forno seja provido de concha exaustora. Ressaltamos que o banho não gera gases em condições normais de operação, mas apenas no instante da regeneração com REG BR. Quando utiliza-se o regenerador REG 1 ao invés do regenerador REG BR praticamente não há liberação de amônia, o que torna o processo muito mais ecológico e operacional, e dispensa a necessidade de equipamentos de exaustão e lavagem de gases. Consumo diário para um forno 35/50-1,5 kg de REG BR ou 0,75 kg de REG 1 (estimativa) Para reposição do nível do banho devido a perdas por arraste provocado pelas peças, deve ser utilizado somente o sal TF 1 (BR) Temperatura do processo: A temperatura do processo deve ser mantida entre 565 e 580 C. A aferição e calibração de pirômetros e termoelementos deve ser realizada com freqüência a fim de garantir a eficácia do tratamento Limpeza do banho: O banho deve ser limpo diariamente, através de dispositivo de limpeza. Impurezas como ferro, óleos (e outras) prejudicam o desempenho do processo Aeração do banho: O banho deve ser aerado com ar seco, podendo ser empregados compressores simples ou portáteis. Deve-se evitar utilizar ar comprimido da linha da fábrica, devido a este conter normalmente alto teor de umidade e óleo. A quantidade de ar injetado é definida em função do volume do cadinho Características do processo: Em geral o processo é realizado em banho de sais fundidos entre C. As quantidades de carbono e principalmente nitrogênio liberadas pelo sal proporcionam às peças imersas no banho uma camada periférica rica em nitrogênio e carbono (zona de ligação ou zona de compostos) cuja profundidade pode variar de 3 a 20 micra, em função do teor de elementos de liga contidos no material e tempo de tratamento (vide fig. 1). Imediatamente abaixo da zona de ligação forma-se a zona de difusão caracterizada pela formação de agulhas de nitretos. A espessura desta região é aproximadamente 30 a 40 vezes maior que a espessura da zona de ligação (vide fig. 2).

3 Fig.1- Espessura da zona de ligação em função do material e tempo de tratamento. Fig.2- Profundidade total da nitretação p/ distintos materiais depois do tratamento TENIFER.

4 O tempo de tratamento das peças no banho de nitretação é extremamente curto (5 min a 180 min) quando comparado à nitretação convencional a gás, e o resfriamento das peças, dependendo de sua composição química, pode ser realizado ao ar, em sal AB1, em óleo ou água Meios de Resfriamento após tratamento TENIFER O resfriamento das peças tratadas no banho de sal TF 1 (BR) é realizado normalmente em um dos 4 meios: - Ao ar: Quando trata-se de aços de alta liga ou peças de geometria complexa e delgadas, cuja linha não disponha do banho de sal AB1; - Água: Normalmente para aço carbono; - Óleo: Empregado para resfriamento de ferramentas de aços baixa liga; - Sal AB1: Resfriamento realizado a aproximadamente 380 C, em banho com característica oxidante, minimizando um possível empenamento e aumentando consideravelmente a resistência à corrosão das peças. Outra vantagem da utilização do banho AB1 é a eliminação das pequenas quantidades de cianetos e cianatos arrastadas pelas peças após o tratamento, por meio de oxidação. O tempo de permanência do material neste banho (AB1) situa-se ao redor de 10 minutos. Após este resfriamento intermediário, as peças devem ser resfriadas em água. Com a incorporação do banho de sal AB1 ao processo TENIFER surgiram outras possibilidades para o aprimoramento ou direcionamento de propriedades desejadas numa camada nitretada, sendo assim definidas: PROCESSO TF 1 (BR) + RESFRIAMENTO EM AB1 (Q) TF 1 (BR) + AB1 + POLIMENTO (QP) TF 1 (BR) + AB1 + POLIMENTO + AB1 (QPQ ou TENOX) PROPRIEDADES DESEJADAS Resistências (ao desgaste, engripamento, corrosão à quente, à fadiga), aumento de durabilidade de ferramentas. Baixa rugosidade superficial, coeficiente de atrito homogêneo, coloração metalicamente brilhante e mais todas do processo Q. Baixa rugosidade superficial, baixo coeficiente de atrito, altíssima resistência à corrosão, superfície de coloração escura, aparência decorativa e mais todas do processo Q.

5 1.4. Equipamentos necessários: O conjunto completo de equipamentos para o processo TENIFER compõe-se das seguintes estações: - Forno de pré-aquecimento, preferencialmente com recirculação forçada, para aquecimento da carga a temperaturas da ordem de 350 C (forno tipo FCA ou VK); - Forno de nitretação com cadinho de liga especial e dispositivo de aeração (forno tipo NO); - Forno de resfriamento com sal AB1, para operação a temperaturas acima de 350 C (forno tipo SWQT) - opcional; - Tanque de água e/ou tanque de óleo para resfriamento; - Tanque de água quente ou estação de lavagem a jato, para remoção da água salina aderente às peças Tipos de cadinhos Em princípio os banhos de sais para nitretação devem conter o mínimo de íons de ferro em solução, a fim de obterem o máximo rendimento em todos os seus aspectos físico-químicos, tanto para as peças em tratamento como também para o banho. Desta forma, dá-se preferência a cadinhos de ligas isentas, ou com baixos teores de ferro, conforme as opções abaixo indicadas: Cadinhos de Titânio É o cadinho mais indicado para o processo TENIFER. Vantagens do uso de um cadinho de Titânio: Maior durabilidade (aproximadamente horas de operação); Camadas nitretadas com pouca porosidade; Menor necessidade de paradas para limpeza do banho; Maior produtividade. Em indústrias onde o processo TENIFER for extremamente solicitado, o uso do cadinho de titânio torna-se interessante. Cadinhos de INCONEL Características similares em relação ao cadinho de titânio, porém com menor durabilidade.

6 Cadinhos de Aço Inox ou Revestido internamente com Aço Inox Devido ao maior teor de ferro, o processo necessitará de cuidados operacionais com maior freqüência, principalmente em relação à limpeza do banho. Haverá também maior tendência à formação de camadas brancas (zona de ligação) com maior porosidade. Para pequenos cadinhos onde é relativamente simples promover a limpeza pode ser uma opção atrativa. Tem sido bastante utilizado em função do custo reduzido. O gráfico abaixo mostra a influência do teor de ferro na porosidade da camada de ligação, nitretada pelo processo TENIFER (parâmetros de processo: 580ºC, 90 a 120 minutos).