Tratamentos Térmicos
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- Marco Antônio Aldeia Leal
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1 Tratamentos Térmicos Têmpera superficial Modifica a superfície: alta dureza superficial e núcleo mole. Aplicação: engrenagens Pode ser «indutivo» ou «por chama»
2 Tratamentos Térmicos Têmpera superficial (indutivo) Corrente elétrica alternada circula nas bobinas dando origem a campos eletromagnéticos em sua volta. Peça a ser tratada é inserida nestes campos > correntes parasitas geradas > aquecimento por efeito Joule. Quanto maior a freqüência empregada (para uma mesma potência) menor a região aquecida. Tempo de processo típico: 1 a 10s.
3 Tratamentos Térmicos Têmpera superficial (indutivo) Barra de aço 1045
4 Tratamentos Térmicos Têmpera superficial (indutivo)
5 Tratamentos Térmicos Têmpera superficial (indutivo) Velocidade típica de deslocamento da espira da ordem de 1cm/s para processos contínuos Aços mais comuns: aços-c e baixa liga Estruturas: ideal com estrutura homogênea ferrita+perlita ou martensita revenida No caso da presença de carbonetos grosseiros sua dissolução é dificultada durante a austenitização
6 Tratamentos Térmicos Têmpera superficial (indutivo)
7 Tratamentos Térmicos Têmpera superficial (indutivo)
8 Tratamentos Térmicos Têmpera superficial (indutivo) Montagens de resfriamento:
9 Tratamentos Térmicos Têmpera superficial (indutivo) Montagens de resfriamento:
10 Tratamentos Térmicos Têmpera superficial (por chama) O aquecimento provem da combustão da gases: propano (C3H8), acetileno (C2H2) ou gás natural (CH4) Vantagens: pode ser aplicado em peças maiores; Para temperar peças de difícil acessibilidade < investimento, mais econômico para pequenos lotes Desvantagens: + lento, maior manutenção
11 Tratamentos Térmicos Têmpera superficial (por chama) Aços mais comumente empregados: 0,35 a 0,6%C 4130H; 4140H; 8640H; 8642H; 4340H
12 Tratamentos Térmicos Têmpera superficial (por chama) As principais variáveis do processo são: - relação entre oxigênio e gás combustível - distância da chama em relação à superfície do material, - velocidade de deslocamento da chama, - pressão dos gases, - configurações e condições físicas da tocha
13 Têmpera superficial (por chama) Tratamentos Térmicos
14 CEMENTAÇÃO NITRETAÇÃO CARBONITRETAÇÃO BORETAÇÃO O que esses Tratamentos fazem e qual sua importância? São tratamentos de endurecimento superficial pela difusão de C, N e B que ocorre a partir da superfície para o interior da peça. O efeito é o aumento da resistência ao desgaste por abrasão e a resistência à fadiga da peça.
15 Diagramas Fe-B Fe-N Fe-C
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18 Perfil de concentração de soluto
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21 Penetração de cementação em função do tempo
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24 CEMENTAÇÃO Processos de Cementação: gasosa; líquida (banhos de sais); sólida (em caixa) => Temperaturas entre 825 o C e 925 o C <= Em todos os 3 processos ocorre: 1 o : Deposição de C na superfície; 2 o : Difusão de C para o interior. Reações químicas: (a)depositando carbono: 2CO CO 2 + C em todos os processos (monóxido de carbono) CH 4 2 H 2 + C na cementação gasosa (gás metano)
25 CEMENTAÇÃO (b) Gerando CO, CH 4, etc: - cementação gasosa: CO (gás) fornecido diretamente; - cementação líquida (banho de sal): superfície: 2NaCN + O 2 2 NaCNO banho: 4NaCNO 2NaCN + Na 3 CO 3 + CO + 2N - cementação sólida (em caixa): BaCO 3 BaO + CO 2 2CO CO 2 + (C) (c) carbono nascente /absorvido pelo aço
26 Penetração do Carbono:
27 Aços para Cementação: baixo carbono (~0,2%) baixa liga (mínimo de temperabilidade) com preferência de granulação fina Tratamentos térmicos pós-cementação: têmpera direta têmpera simples controle das propriedades do núcleo (tenacidade, resistência e usinabilidade) têmpera dupla - refino de grão
28 NITRETAÇÃO - Obter alta resistência superficial - Aumentar a resistência ao desgaste e diminuir lascamentos - Aumentar a resistência a fadiga - Melhorar a resistência a corrosão para aços não inoxidáveis - Melhorar a estabilidade dimensional das peças até a temperatura de nitretação Vantagens: menores temperaturas de trabalho ( C) não há necessidade de tratamento térmico posterior Desvantagem: processo lento ~ até 90h
29 NITRETAÇÃO Tempo de nitretação de 24 horas a 524 o C (precipitados de Fe 2 N - nitreto de ferro)
30 NITRETAÇÃO Tempo de nitretação de 36 horas a 524 o C (observa-se plaquetas de nitreto de ferro)
31 NITRETAÇÃO Processos - A gás uso de amônia (NH3) - Líquida cianetos fundidos (NaCN, KCN) Materiais: aços baixa liga (Cr, Ni, Mo, Al, V), 0,3-0,4C; geralmente temperados e revenidos previamente.
32 NITRETAÇÃO (líquido) (a gás)
33 NITRETAÇÃO A PLASMA Em um vaso a vácuo é criado plasma pela aplicação de um campo elétrico e íons de nitrogênio são acelerados em direção à peça Vantagens: melhor controle de camada (espessura e fases presentes), menores temperaturas, reduz tempo de nitretação.
34 NITRETAÇÃO A PLASMA Esquema de equipamento de nitretação a plasma
35 NITRETAÇÃO A PLASMA Controle de camada nitretada a plasma
36 NITRETAÇÃO A PLASMA Efeito da nitretação na resistência a fadiga do aço 15B21H 0,17-0,24C; 0,7-1,2Mn; 0,15-0,30Si
37 NITRETAÇÃO A PLASMA Efeito da nitretação a plasma no desgaste do aço inox (18Cr-9Ni) em contato com aço (lubrificante: parafina)
38 CARBONITRETAÇÃO (CIANETAÇÃO) Princípio: Cementação + introdução simultânea de Nitrogênio na camada mais superficial. Objetivo: aumentar a resistência ao desgaste de peças cementadas Processos: A gás adição de 2%NH3 no gás de cementação Em banho de sal NaCN, KCN Temperaturas entre C aumentam nitrogênio e diminuem C superficial Tempos mais curtos ~1h Camadas mais finas: 500 micro-m
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