CEMENTAÇÃO SAIS CECONSTANT (CC) 50, 80 e 110

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1 CEMENTAÇÃO SAIS CECONSTANT (CC) 50, 80 e 110 INTRODUÇÃO Há várias dezenas de anos, as peças submetidas a grandes solicitações já são cementadas em banhos de sais para obterem ao mesmo tempo superfícies duras e núcleos tenazes. O tratamento térmico era geralmente executado em banhos de sais ativados pelos sistemas de dois sais: o fornecedor de carbono (cianeto) e o ativador, que eram adicionados ao banho em proporções pré-determinadas. Desta forma obtinha-se um teor superficial de carbono da camada cementada entre 1 e 1,2%. O processo CECONSTANT foi desenvolvido para proporcionar maior controle e repetibilidade de resultados, conjugados a um manuseio simples dos banhos de sais. Em todos os banhos de cementação CECONSTANT a composição química é ajustada de forma a fornecer um teor superficial de carbono dentro de limites estreitos e pré-determinados. Deste modo, a dureza superficial e a resistência ao engripamento, bem como as propriedades de resistência e estrutura da camada cementada, podem ser melhor adaptadas às exigências, reduzindo ainda ao mínimo os trabalhos complementares. CECONSTANT 50 CECONSTANT 80 CECONSTANT 110 O número colocado após a denominação CECONSTANT corresponde a aproximadamente 100 vezes o teor de carbono alcançável na superfície da camada cementada, sendo que o teor de carbono é assegurado pelo volume constante de ativador dos respectivos sais CECONSTANT. O manuseio dos banhos CECONSTANT é muito simples, pois são operados pelo sistema de um sal único, isto é, em serviço normalmente adiciona-se um sal apenas. Somente ao iniciar-se o banho, ou para completar o nível após arraste excessivo de sal com as peças, é que se utiliza o sal CECONSTANT-A correspondente. A ativação do banho de cementação tem uma apreciável influência sobre o teor de carbono da superfície. Pela determinação do volume do ativador pode-se obter banhos de cementação para praticamente qualquer teor de carbono superficial. Na prática, porém, mostrou-se serem suficientes três tipos de banhos, que colocamos à disposição:

2 Os sais de preparação e de reposição do banho são de tal forma ajustados entre si que, em uma eventual troca, o teor do ativador não é afetado. Como o sal CECONSTANT A contém o mesmo teor de cianeto do banho em uso, somente é usado nos casos já descritos acima. FUSÃO DOS BANHOS A fusão de sal CECONSTANT-A é aplicável a banhos novos, sendo que ao trocar-se um cadinho, normalmente aproveita-se o sal usado. Deve-se observar que, para início do banho, faz-se necessário a utilização do sal CECONSTANT-A apropriado em função do tipo de banho que se pretende montar. Na tabela 1 são indicadas as quantidades de sal CECONSTANT-A necessárias para os diversos tipos de fornos. Pode ocorrer que certa quantidade de sal só possa ser adicionada ao banho após a fusão da quantidade inicialmente colocada. Recomenda-se encher o cadinho pela metade e após início de fusão do sal adicionar o remanescente aos poucos, removendo a camada carbonácea escura que se forma na 1 a fusão. Este material será utilizado posteriormente como cobertura para o próprio banho. Antes do aquecimento do forno, a tampa deste deve ser colocada e travada, devendo somente ser retirada após a fusão completa do sal. Convém que o termo elemento seja colocado no banho pelo orifício de vigia da tampa. Ao atingir a temperatura e o nível de trabalho o banho estará pronto para uso. Antes de se dar início à cementação, deverá ser feita uma análise química (titulação de controle) do banho. Para tal, deve-se seguir instruções de nosso método de análise de KCN, sendo o valor padrão igual a 11% KCN. CONTROLE E MANUSEIO DO BANHO Os banhos de cementação CECONSTANT operam com um teor de cianeto ao redor de 11 % de KCN sendo que a cada 8 horas este deverá ser controlado por titulação. A quantidade de sal CECONSTANT para reposição é tirada das tabelas 2 a 4, de acordo com o tamanho dos cadinhos. Há ainda a possibilidade de se executar um outro controle, pela utilização de corpos de prova em forma de pinos tratados no banho, dos quais são retirados cavacos que são analisados quanto ao teor de carbono em camadas sucessivas da superfície para o núcleo. Não é aconselhável o controle por intermédio da folha de prova, principalmente em banhos menos ativados como CECONSTANT-50 e o CECONSTANT-80, isto porque a diferença entre o teor de carbono na superfície da peça e o valor da folha de prova, aumenta à medida que o teor de ativador diminui. É importante observar que a quantidade de sal CECONSTANT adicionada seja tal que o teor de KCN não ultrapasse 13 %. Quando houver grande perda de sal provocada pelo arraste através das peças, o nível do banho deverá ser completado com o sal CECONSTANT-A correspondente. Por motivos de segurança, os banhos contendo cianeto não devem ultrapassar 14% de KCN, quando as peças forem posteriormente resfriadas em martêmpera (sal AS). Além disso, deve-se deixar escorrer o sal dos furos cegos e cavidades, antes das peças serem colocadas no banho de sal AS. Para cargas com grande área superficial, antes do resfriamento em banho quente AS, devem preferencialmente ser passadas em banhos isentos ou com baixo teor de cianeto. Os banhos de cementação CECONSTANT devem ser limpos periodicamente, pois as impurezas, como cavacos e aparas provenientes da usinagem das peças, acumulam-se no fundo do cadinho, dificultando a transferência de calor e provocando superaquecimento local, com o qual os banhos de cementação começam a ferver, prejudicando a manutenção da cobertura do banho. Periodicamente (a cada 2 meses) após a raspagem das paredes do cadinho e a retirada da borra com uma colher de ferro, recomenda-se uma purificação do banho com granulado de cementação KG 6. Dependendo do tamanho do cadinho, adiciona-se de 0,5 a 2,0 kg de GRANULADO KG 6 utilizando-se de um dispositivo próprio (consulte-nos). Após alguns minutos retirar o dispositivo do banho. Conforme as circunstâncias, este processo deve ser repetido. Os dispositivos e apetrechos auxiliares utilizados nos banhos de sais não devem ser confeccionados de tubos ou outros materiais ocos.

3 O banho de cementação é inutilizado rapidamente pela introdução de barro ou argila (pastas de isolamento), assim como pelo sal R2 ou R3; quando isso ocorrer, quase sempre o banho deve ser substituído. A cobreação não oferece proteção contra a cementação em banhos de sais, isto porque a camada de cobre dissolve-se no banho, podendo depositar-se em partes não isoladas, provocando pontos moles. APLICAÇÃO DO PROCESSO CECONSTANT As diversas profundidades de cementação em banhos CECONSTANT, medidas até um teor de carbono de 0,3%, são demonstradas para diversas temperaturas de cementação na tabela 5. Os valores servem somente para orientação, porque dependem também do aço empregado. Principalmente em aços de baixa liga, ou de granulação fina, podem ocorrer grandes variações. Há aços para cementação que necessitam do dobro do tempo para a cementação. TABELA N. º 1 QUANTIDADE DE SAL CECONSTANT-A EM kg PARA DIVERSOS FORNOS, CONSIDERANDO (EM MÉDIA) 85% DO VOLUME DO CADINHO TIPO DO FORNO CAPAC. DO CADINHO LITROS CECONSTANT 50-A Kg CECONSTANT 80-A Kg CECONSTANT 110-A Kg TOe 35/ ,0 70,0 81,0 TOe 35/ ,0 98,0 113,0 TOe 35/ ,0 112,0 130,0 TOe 50/ ,0 235,0 275,0 TOe 70/ ,0 585,0 645,0 TOe 70/ ,0 760,0 840,0 NOTA: Dependendo do tipo da carga, as quantidades acima (kg de sal) poderão ser até 20 % maiores, respeitando os níveis mínimos da tabela. TABELA N.º 2 QUANTIDADE DE REPOSIÇÃO DE SAL CECONSTANT-50 EM kg PARA DIVERSOS TEORES DE KCN EM % - REPOSIÇÃO PARA 11% KCN TIPO DO FORNO % KCN 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 TOe 35/50 4,1 3,8 3,4 3,1 2,7 2,4 2,0 1,7 1,4 1,0 0,7 0,3 TOe 35/70 5,7 5,3 4,8 4,3 3,8 3,3 2,9 2,4 1,9 1,4 1,0 0,5 TOe 35/80 6,6 6,0 5,5 4,9 4,4 3,8 3,3 2,7 2,2 1,6 1,1 0,5 TOe 50/80 13,8 12,7 11,5 10,4 9,2 8,1 6,9 5,8 4,6 3,5 2,3 1,2 TOe 70/100 32,8 30,0 27,3 24,6 21,8 19,1 16,4 13,7 10,9 8,2 5,5 2,7 TOe 70/130 42,8 39,2 35,7 32,1 28,5 25,0 21,4 17,8 14,3 10,7 7,1 3,6

4 TABELA N.º 3 QUANTIDADE DE REPOSIÇÃO DE SAL CECONSTANT-80 EM kg PARA DIVERSOS TEORES DE KCN EM % - REPOSIÇÃO PARA 11% KCN TIPO DO FORNO % KCN 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 TOe 35/50 6,3 5,8 5,3 4,8 4,2 3,7 3,2 2,6 2,1 1,6 1,1 0,5 TOe 35/70 8,9 8,1 7,4 6,7 5,9 5,2 4,4 3,7 3,0 2,2 1,5 0,7 TOe 35/80 10,2 9,3 8,5 7,6 6,8 5,9 5,1 4,2 3,4 2,5 1,7 0,8 TOe 50/80 21,4 19,7 17,9 16,1 14,3 12,5 10,7 8,9 7,1 5,4 3,6 1,8 TOe 70/100 50,8 46,6 42,3 38,1 33,9 29,6 25,4 21,2 16,9 12,7 8,5 4,2 TOe 70/130 66,3 60,8 55,3 49,7 44,2 38,7 33,2 27,6 22,1 16,6 11,1 5,5 TABELA N.º 4 QUANTIDADE DE REPOSIÇÃO DE SAL CECONSTANT-110 EM kg PARA DIVERSOS TEORES DE KCN EM % - REPOSIÇÃO PARA 11% KCN TIPO DO FORNO % KCN 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 TOe 35/50 11,4 10,5 9,5 8,6 7,6 6,7 5,7 4,8 3,8 2,9 1,9 1,0 TOe 35/70 16,0 14,7 13,3 12,0 10,7 9,3 8,0 6,7 5,3 4,0 2,7 1,3 TOe 35/80 18,3 16,8 15,3 13,7 12,2 10,7 9,2 7,6 6,1 4,6 3,1 1,5 TOe 50/80 38,6 35,4 32,2 29,0 25,8 22,5 19,3 16,1 12,9 9,7 6,4 3,2 TOe 70/100 91,5 83,9 76,3 68,7 61,0 53,4 45,8 38,1 30,5 22,9 15,3 7,6 TOe 70/ ,5 109,5 99,6 89,6 79,7 69,7 59,8 49,8 39,8 29,9 19,9 10,0 A melhor temperatura para cementar em banho de sal, normalmente, é de 930ºC. Em temperaturas mais baixas, em função do tempo mais prolongado, o processo torna-se mais caro. Para se alcançar as mesmas profundidades de cementação serão necessários tempos mais curtos, à medida que temperatura é elevada. Os banhos para cementação CECONSTANT podem operar até 950ºC. As profundidades de cementação demonstradas pela tabela 5 são valores orientativos. Sabe-se que com tempos mais prolongados se alcançam maiores profundidades. Porém, por motivos econômicos, na prática esses tempos são excedidos somente em casos especiais. A variação dos tempos de cementação, acima de uma hora, tem pouca influência sobre o teor de carbono da superfície. Assim, pesquisas com corpos de prova cementados a 930ºC, com tempos prolongados de 1 até 12 horas, demonstraram um aumento de teor de carbono na superfície de somente 0,1%. A influência dos elementos de liga foi igualmente mínima. O mesmo é válido para as temperaturas de cementação. Tratamentos em temperaturas de 860º e 930ºC,

5 resultaram em profundidades diferentes, mas em teores de carbono superficial quase idênticos. Ao lado do teor de ativador, o teor de cianeto dos banhos CECONSTANT tem influência sobre o efeito de cementação, motivo pelo qual se faz necessário mantê-lo dentro de limites pré-determinados, a fim de que a cementação obtida seja uniforme. Normalmente, os banhos CECONSTANT operam com 11% de KCN. O teor de carbono superficial poderá ser manipulado dentro de certos limites, através da modificação do teor de cianeto, o qual, entretanto, não pode ser aumentado no caso de tratamento em martêmpera. de cobertura AKB. Nos banhos CECONSTANT-110, é indiferente empregar-se o grafite em escamas ou o carvão de cobertura AKB. RESFRIAMENTO As peças cementadas em banhos CECONSTANT, de acordo com o aço, podem ser resfriadas em salmoura, banho de sal quente (AS), solução de AS, ou óleo mineral (no lugar do banho AS quando o teor de KCN ultrapassa 13%). Para os banhos de cementação CECONSTANT são utilizados fornos normais, os quais podem ser aquecidos com gás, óleo ou eletricidade. O material normalmente empregado para o cadinho é o aço doce especial, preferencialmente revestido com óxido de alumínio. CONTROLE DE TEMPERATURA A temperatura é medida através de termoelemento de imersão com tubo de proteção de aço, ligado ao pirômetro por meio de cabo de compensação. Os termômetros óticos não neste caso recomendados. COBERTURA DO BANHO Os banhos CECONSTANT-50 e CECONSTANT-80 por si só formam camada carbonácea de cobertura muito fina. Para diminuir a irradiação de calor e a queima do cianeto, esses banhos são cobertos com um material especial, como por exemplo, grafite em escamas de boa qualidade, sendo necessárias somente pequenas quantidades. Não é admissível a utilização de material de cobertura com composição desconhecida, pois pode conter substâncias que alteram o efeito da cementação. Pelo menor consumo nos banhos CECONSTANT menos ativados, deve-se dar preferência à grafite em escamas no lugar do carvão

6 TABELA N. º 5 Profundidades de Cementação, em mm, em CECONSTANT-50, medidas até um teor de carbono de 0,3% HORAS 0, ºC 0,1 0,3 0,2-0,4 0,3-0,5 0,5-0,7 0,7-0,8 930ºC 0,1-0,2 0,1-0,3 0,2-0,4 0,3-0,6 0,4-0,7 900ºC 0,1 0,1-0,2 0,1-0,3 0,2-0,4 0,3-0,6 860ºC 0,05-0,1 0,1 0,1-0,2 0,2-0,3 0,2-0,5 Profundidades de Cementação, em mm, em CECONSTANT-80, medidas até um teor de Carbono de 0,3% HORAS ºC 0,4-0,6 0,6-0,7 0,8-1,1 1,1-1,3 1,3-1,5 930ºC 0,3-0,5 0,5-0,6 0,7-0,9 0,9-1,1 1,1-1,5 900ºC 0,2-0,4 0,4-0,5 0,6-0,8 0,8-1,0 0,9-1,1 860ºC 0,1-0,2 0,2-0,3 0,4-0,5 0,6-0,7 0,7-0,9 Profundidades de Cementação, em mm, em CECONSTANT-110, medidas até um teor de Carbono de 0,3% HORAS 0, ºC 0,3-0,5 0,5-0,8 0,8-1,0 1,2-1,5 1,5-1,8 930ºC 0,2-0,4 0,4-0,6 0,6-0,8 1,0-1,3 1,3-1,5 900ºC 0,1-0,2 0,2-0,5 0,4-0,6 0,7-0,9 0,9-1,1 860ºC 0,1 0,1-0,3 0,2-0,4 0,4-0,6 0,6-0,8 CARBONITRETAÇÃO O banho de cementação CECONSTANT-80 também proporciona bons resultados na carbonitretação de peças de mecânica fina. Devido ao baixo teor de cianeto (11% de KCN), há a possibilidade de se efetuar o resfriamento em banho de martêmpera, AS 140 a 160 ou 180ºC, evitando-se, desta forma, o resfriamento em óleo, o que seria necessário nos banhos de carbonitretação com alto teor de cianeto. Este fato é de grande importância na neutralização das águas de lavagem provenientes da têmpera, visto que ajuda a evitar problemas com incrustações dos eletrodos de medição da instalação de neutralização. Além disso, pelo resfriamento em martêmpera as deformações são minimizadas. Figura 1 peças carbonitretadas em sal CECONSTANT-80 Na figura 1 são mostradas algumas peças de mecânica fina que foram carbonitretadas a 850ºC no banho CECONSTANT-80.

7 TÊMPERA Outro fator de interesse econômico é a estocagem dos sais, pois para manter baixos os custos convém que sejam empregados sais padronizados para os diversos tratamentos térmicos. O sal CECONSTANT-80 também atende a esta exigência, uma vez que pode ser utilizado para banhos de têmpera com o teor de cianeto reduzido para 5 a 6% de KCN. Outras vantagens são o simples manuseio e a garantia contra descarbonetação. As quantidades de reposição necessárias para os banhos de têmpera e recozimento que utilizam o sal CECONSTANT-80 são demonstradas na tabela 6. Para tornar mais rápida a disponibilidade de trabalho de um banho novo para aquecimento com teor nominal de 5% de KCN, dispõe-se do sal CECONSTANT-80B isento de cianeto para a preparação do banho. LIMPEZA DAS PEÇAS TRATADAS Com o aumento do teor de ativador, diminui a solubilidade dos sais de têmpera em água. Desta forma, torna-se mais fácil a limpeza no emprego de um sal CECONSTANT-80 do que no CECONSTANT Para limpeza das peças cementadas em banhos CECONSTANT e posteriormente resfriadas em salmoura ou banho quente de sal, faz-se necessária unicamente a lavagem das peças em água limpa e a sua proteção contra a ferrugem. Caso as peças tenham sido resfriadas em óleo mineral, elas devem ser lavadas primeiramente com água quente, a fim de retirar o óleo e o sal aderente. Em casos especiais, após a cementação em CECONSTANT-110 deve-se lavar as peças com água quente contendo aditivos removedores. Em seguida, lava-se com água fria e mergulham-se as peças em óleo desaguante e protetor no intuito de protegê-las contra a oxidação. INSTRUÇÕES DE SEGURANÇA Os sais CECONSTANT contêm cianeto e bário. Para o trabalho com banhos CECONSTANT, valem as mesmas instruções dos banhos de sal para têmpera. Os resíduos de sais, água de resfriamento e de lavagem, devem ser neutralizados. Para o trabalho com esses banhos de sais convém que se utilize roupa adequada, assim como protetores faciais e luvas. Veja também o parágrafo: Controle e Manuseio do Banho. Partículas de sal podem ser aspiradas pela exaustão. Quando o ar da exaustão for lavado com água, esta água também deverá ser neutralizada. Partículas de sal que são retiradas por via seca, devem ser tratadas como restos de sais sólidos. EMBALAGEM E FORMA DE FORNECIMENTO Os sais CECONSTANT são fornecidos em forma de pó de cor branca/cinza e os sais CECONSTANT A em forma de pó de cor azul, sendo que ambos são embalados em saco de polietileno para protegê-lo contra a umidade. As nossas instruções e dados sobre os nossos produtos e equipamentos, assim como sobre nossas instalações e processos, baseiam-se num extenso trabalho de pesquisa e experiência de aplicação técnica. O nosso serviço de orientação e aplicação técnica está à disposição para quaisquer informações adicionais, assim como para colaborar na solução de problemas de fabricação e aplicação. Isso, no entanto, não desobriga o usuário de examinar e testar os nossos produtos, sob responsabilidade própria, quanto a sua aplicabilidade ao seu próprio uso. TABELA N. º 6 QUANTIDADE DE REPOSIÇÃO DE SAL CECONSTANT-80 EM kg, PARA DIVERSOS TEORES DE KCN EM % - REPOSIÇÃO PARA 5% DE KCN

8 TIPO DO FORNO %KCN (NOMINAL 5%KCN) 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 TO e 35/50 3,9 3,4 2,9 2,4 1,9 1,5 1,0 0,5 TO e 35/70 5,4 4,8 4,1 3,4 2,7 2,0 1,4 0,7 TO e 35/80 6,2 5,5 4,7 3,9 3,1 2,3 1,6 0,8 TO e 50/80 13,1 11,5 9,9 8,2 6,6 4,9 3,3 1,6 TO e 70/100 31,1 27,2 23,3 19,5 15,6 11,7 7,8 3,9 TO e 70/130 40,6 35,6 30,5 25,4 20,3 15,2 10,2 5,1