Departamento de Engenharia Mecânica. Prof. Carlos Henrique Lauro

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1 Departamento de Engenharia Mecânica

2 Tipos de Tratamentos Térmicos Termoquímicos 2

3 Termoquímicos Os tratamentos termoquímicos têm por objetivo alterar as propriedades superficiais do aço. Adição de elementos químicos, como C, N, B entre outros, na superfície do aço por difusão. 3

4 Termoquímicos Materiais maior dureza: boa resistência ao desgaste, baixa tenacidade/resistência ao impacto. Materiais menos duros: mais tenazes e baixa resistência ao desgaste. Metalografia e tratamentos témicos Prof. Carlos Henrique Lauro 4

5 Termoquímicos Uma engrenagens ideal tem núcleo tenaz e uma superfície resistente ao desgaste. Assim, aços com baixo teor de carbono são submetidos a um tratamento termoquímico, elevando o teor de carbono na superfície, aumentando a resistência ao desgaste, sem alterar a tenacidade do núcleo, mantendo o baixo teor de carbono. 5

6 Termoquímicos Cementação Nitretação Cianetação Carbonitretação Boretação 6

7 Cementação No núcleo os aços cementados há de 0,15% a 0,25 % de C e na superfície, pode ser ajustado para valores entre 0,8% e 1 % C. Usa-se meio sólido, líquido ou gasoso, também podendo ser utilizado plasma. Aços carbono (ABNT/AISI 1010 a 1035) e aços baixa liga (AISI/ABNT 2317, 2325, 3115, 4617, 9310, etc.). 7

8 Cementação O processo de difusão dos átomos de carbono na matriz rica em ferro do aço depende de mais uma variável. Potencial químico do carbono na superfície da peça. 8

9 Cementação O potencial químico do carbono no meio de cementação determina o potencial máximo de carbono que o aço pode atingir e assim o teor de carbono na superfície do material. 9

10 Cementação Sólida 10

11 Cementação Sólida Mais antigo de cementação. Base para os demais (microestrutural) Lentidão Dificuldades de controle preciso Aplicação restrita (atualmente) 11

12 Cementação Sólida Pode utilizar uma grande variedade de fornos, pois produz sua própria atmosfera cementante; É ideal para peças que precisam de resfriamento lento após a cementação, como as que serão usinadas antes do tratamento de têmpera. Não é indicada onde há necessidade de uma tolerância estreita. 12

13 Cementação Sólida Fonte de carbono sólida Transportado gasoso A reação CO 2 + C = 2CO (crítica para definir o potencial químico do carbono) 13

14 Cementação Sólida Sólidos são tradicionalmente uma mistura constituída de: carvão vegetal moído (não muito fino). carbonatos (catalisadores que aumentam a proporção de CO em relação à de CO2). Cemento tradicional: Caron, (40% carbonato de bário e 60% de carvão vegetal). 14

15 Cementação Sólida Processo lento que requer horas de permanência acima da zona crítica (900 a 1000 C). Após o processo em caixa, é necessário refinar o grão (normalização). Após a normalização a camada superficial pode ser endurecida por têmpera. 15

16 Cementação gasosa Mais empregada na indústria. Requer excelente limpeza da superfície. Possibilita o controle do potencial de C (uso de gases CO, CO2, H2, H2O e CH4). Requer controle do potencial de oxigênio. 16

17 Cementação gasosa Custo alto dos equipamentos quando comparado à cementação sólida. Requer pessoal habilitado. 17

18 Cementação gasosa Para assegurar uma distribuição adequada de carbono após a cementação é realizado um tratamento de difusão de carbono no campo austenítico. 18

19 Cementação gasosa A microestrutura na superfície pode apresentar diferenças dependendo de duas variáveis conjugadas do processo. Velocidade de resfriamento (têmpera) Composição química (difusão de carbono) 19

20 Cementação líquida Consiste em se manter o aço em um banho de sal fundido em uma temperatura acima de A1. A profundidade da camada cementada depende da composição do banho e, principalmente, da temperatura utilizada. 20

21 Uso de sais tóxicos no estado líquido. São realizados em imersão das peças em sais cianeto de sódio (NaCN) ou cianato de sódio (NaCNO) Temperaturas entre 850 e 900 C Dupla absorção, de carbono e nitrogênio Após tempo adequado as peças cianetadas são temperadas a partir do banho de sais 21

22 Cementação líquida Obtenção de apreciável profundidade de penetração em tempo relativamente mais curto, que na cementação a gás, pois a peça entra em contato direto com a massa líquida. Possibilidade de operação contínua, pela colocação ou retirada das peças, enquanto outras ainda estão em tratamento. Produz resíduos tóxicos de cianeto. 22

23 Cementação líquida Em caso de necessidade de temperar novamente uma peça cianetada, esta deve ser aquecida num banho semelhante ao que foi utilizado para a cianetação. 23

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