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SUMARIO INTRODUÇÃO. 2 DESENVOLVIMENTO… 3 2. 1 Cementação s caixa…. . 2. 2 Cementação 2. 3 Cementação 8 da gasosa… 4 liquida… 5 2. 4 Cementação sob vácuo………. 2. 5 Tratamento térmico da cementação…. . . . . 10 III. 13 IV. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.. I. INTRODUÇÃO Em numerosas aplicações industriais de engenharia é preciso que as peças tenham a superfície mais dura e, portanto, mais resistente ao desgaste, mantendo o núcleo com maior ductilidade e tenacidade.

Para suprir estas necessidades, a indústria em geral utiliza-se dos tratamentos termoquímicos, os quais modificam de orma parcial a composição química do material. Estes tratamentos consistem na aplicação de uma quantidade de calor num meio apropriado, por um tempo determinado, para produzir a modificação química e a introdução de elementos nas quantidades desejadas. Os tratamentos termoquímicos são especialmente utilizados nos aços, porém atualmente já se realizam alguns destes tratamentos em alumino, titânio, entre outros.

II. DESENVOLVIMENTO 1. Cementação É um tratamento mais empregado e mais antigo, pois os romanos já o utilizavam. Consiste na Introdução de carbono na uperfície de aços de baixo carbono, de modo que o teor superficial atinja valores até em torno de 1%, a uma profundidade determinada. O processo é seguido por têmpera. A temperatura do tratamento deve ser elevada, acima da zona crítica, mais especificamente entre 9000 e 9500C para que a estrutura austenitica esteja em condi ões de absorver e dissolver o carbono. 0F cementação depende da temperatura, do tempo, da concentração de carbono; o teor de carbono decresce, à medida que se penetra em profundidade. Os aços para cementação além de teor de carbono relativamente baixo e eventualmente apresentarem alguns lementos de liga em baixos teores, devem possuir granulação fina, para melhor tenacidade, tanto na superfície endurecida como no núcleo. Alguns materiais que podem ser cementado: SAEI 020, SAE 8620, SAE5115, SAE4320, SAE5120 e similares de baixo carbono.

Antes da cementação, os aços devem ser normalizados para permitir usinagem, pois, após a cementação, somente operações de retificação podem conferir as dimensões e tolerâncias definitivas. Deve-se procurar obter uma distribuição de carbono, da superffcie para o interior, gradual, ou seja, deve-se evitar linha itida de demarcação entre a camada endurecida e o núcleo. Na cementação, as reações fundamentais são: * 2C0 + 3Fe = Fe3C + C02 * CH4 + 3Fe Fe3C 2H2 Os gases promotores da formação de Fe3C são, portanto o CO e o CH4.

As reações são reversiVeis, ou seja, partindo-se de gases ricos em CO e CH4 ocorre a cementação; ao contrário, gases ricos em C02 e H2 tendem a remover carbono da superfície. Assim sendo, deve-se procurar evitar C02 E H2 e produzir mais CO e CH4. 1. 1 Cementação sólida ou em caixa Na cementação sólida a peça é envolvida em uma mistura de carvão vegetal granulado e reagente. Um meio adequado, como uma caixa, mantém o con’unto que recebe aquecimento conforme ilustração da Fie libera o dióxido de carbono: BaC03 — Bao + COZ. Há também formação a partir do carvão: C + 02 C02. * E o dióxido reage com o carbono: C02 + C — 2 CO. * O monóxido de carbono reage com o ferro: 2 CO + 3 Fe pe3C + C02. A cementação sólida é geralmente é levada a efeito entre 8500 e 9500C. Novas técnicas tem permitido elevar-se a temperaturas além de 1 . OOOCC, com a vantagem de ter-se um enriquecimento superficial de carbono mais rápido e um gradiente de carbono ntre a superfície e o centro mais gradual.

Na cementação sólida, a profundidade de penetração do carbono pode atingir 2 mm ou mais, como o processo é de controle relativamente difícil, não se deve forçar a obtenção de uma camada cementada além de 0,6 a 0,7 mm, devido à quase se impossibilitar de ter uma camada uniforme. A cementação sólida tem, entre outros, os aspectos positivos da simplicidade, do baixo custo dos dispositivos e materiais, da menor tendência ao empenamento devido ao apoio integral da peça no meio sólido.

Entretanto, é um método pouco prático para rodução em larga escala, tem pouca flexibilidade, não há controle preciso de temperatura e de profundidade da camada, não é tão limpo quanto aos outros processos, não é recomendável para a obtenção de camadas cementadas muito finas, não permite um controle rigoroso do teor de carbono, não é adequado para tempera direta, pois a melhor técnica consiste em retirar as caixas do forno e deixá-las resfriar ao ar. . 2 Cementação Gasosa A cementação por via gasosa é um rocesso que se popularizou nas últimas décadas devid os fornos de tratamento tratamento e dos métodos de análise química. Neste processo são utilizados gases como fonte de carbono, os quais podem ser o gás natural ou gases manufaturados, tais como o monóxido de carbono e o metano.

As reações que ocorrem para a decomposição dos gases são as mostradas abaixo: 2C0 c + C02 (5) para a decomposição do monóxido de carbono e: CH4 C * 2H2 (6) seguindo-se: CO + H2 C H20 A mistura adequada destes gases irá nos permitir controlar o potencial de carbono na superfície do aço, o que faz com que a quantidade de cada um deles tenha que ser permanentemente analisada. As reações já citadas de decomposição do monóxido de carbono ão as reações que se processam a seguir para que tenhamos o processo completo.

O processo é mais limpo que o anterior permite melhor controle do teor de carbono e da espessura da camada cementada e é mais rápido. Contudo, as reações são mais completas, a instalação de tratamento é mais enerosa, exigindo ainda aparelhagem mais complexa de controle e segurança e o pessoal encarregado deve ser mais experiente. 1. 3 Cementação liquida As camadas cementadas pelo meio líquido são similares às obtidas com o meio gasoso, entretanto, os CICIOS são mais curtos devido ao periodo e aquecimento ser mais rápido.

Os banhos de sal apresentam coeficientes de transferência de calor multo elevados por apresentarem, simultaneamente, condução, convecção e radiação. A composição dos banho OF cianetos e o processo carbono (camão moldo) e são indicados para camadas com profundidades entre 0,13 a 0,25 * Banhos de alta temperatura – operam em temperaturas entre goooc e 9550c. São indicados para profundidades de camada entre 0,5 mm e 3,0 entretanto, sua principal característica é o rápido desenvolvimento de camadas entre 1 e 2 mm.

Principais características: Processo mais rápido (camadas entre 1 e 2 mm) * Tempos totais de ciclo mais curtos * Facilidade de manuseio das peças (uso de ganchos, ou cestas) * Oferece um controle preciso da camada cementada Desvantagens do processo: * Requer sistema de exaustão sobre o banho, uso de EPI e cuidados adicionais para evitar contaminação por cianetos. * Neutralização dos banhos via processamento químico, após um determinado periodo de operação.

A operação de cementação liquida é rápida e limpa, permite maiores profundidades de cementação, protege eficientemente as peças contra corrosão e descarbonetação, elimina raticamente o empenamento, possibilita melhor controle do teor de carbono, possibilita a cementação localizada, visto que as peças são mergulhadas suspensas no banho de sal. Contudo, os fornos de banho de sal ara cementação liquida Itas temperaturas podem exigem exaustão, porque 6 OF processa o vácuo. Em seguida, a temperatura é elevada entre 9250 a 1 0400C, em que a austenita fica rapidamente saturada de carbono.

Introduz-se, um fluxo controlado de hidrocarbonetos gasosos (metano, propano, ou outro gás) em quantidade que depende da carga, da área das superfícies a serem cementadas, o teor de carbono desejado e da profundidade de cementação. O gás, ao entrar em contato com a superfície do aço, desprende vapor de carbono, depositando uma camada muito fina de carbono na superfície do material. Esse carbono é absorvido pelo aço, até o limite de saturação. O fluxo de gás é interrompido, e as bombas de vácuo, que estão operando durante todo o processo, retiram o excesso de gás.

Começa a segunda fase do processo, ou o chamado ciclo de difusão controlada, atingindo os desejados teores de carbono e de profundidade da camada cementada. As peças assim ementadas são menos suscetíveis à formação de óxidos, micro fissuras, descarbonetação e outros defeitos. 1. 5 Tratamentos térmico da cementação A têmpera é o tratamento térmico que se realiza nos aços cementados. Ao temperar-se esses aços, deve-se levar em conta que o material apresenta duas seções distintas, uma corresponde à camada cementada, de alto carbono, muito dura e de alta temperabilidade e outra, central, de baixo carbono e dúctil.

De fato, o aço apresenta duas temperaturas criticas, o que significa que, no aquecimento para têmpera, a temperatura critica o núcleo pode nao ser atingida eventualmente. A têmpera pode ser realizada de acordo com as seguintes técnicas: * Têmpera direta: É realizada imediatamente após a cementação; recomenda-se para aços onde o tempo de permanência à temperatura de cementação é após a cementação; recomenda-se para aços onde o tempo de permanência à temperatura de cementação é geralmente mais curto, não ocorrendo excessivo crescimento do grão do material. Têmpera simples: Após a cementação o aço é esfriado ao ar. Em seguida é aquecido e temperado. A temperatura de eaquecimento depende da granulação do aço: quando é mais fina, austenitiza-se somente a camada cementada, facilitando a dissolução do carbono e atinge o núcleo também; pode-se aquecer numa temperatura intermediária, que produz um núcleo mais resistente e tenaz. * Têmpera dupla: Consiste em duas têmperas, na primeira aquece-se a uma temperatura que atinja o núcleo e na segunda, aquece-se a temperatura que se atinja a camada cementada.

Uma das variedades é realizar uma logo após a cementação. Geralmente, os aços cementados e temperados não são revenidos. Eventualmente, procede-se a um revenimento a baixa emperatura, entre 1350 e 1750C, para alivio de tensões. 2. Nitretação É um processo que a exemplo da cementação também altera a composição da camada superficial do aço. Ao contrário da cementação, a camada nitretada não necessita ser temperada, pois os nitretos que se formam já possuem dureza elevada. Com isso nao há empenamento.

Além disso, a nitretaçào é feita na faixa de temperatura entre 500 e 600 C, diminuindo a possibilidade de empenamentos por transformação de fase, e não exigindo qualquer tratamento térmico posterior. Normalmente, entretanto, antes da nitretaçao, as peças sofrem m tratamento de tempera e revenido, esta ultima operação é realizada entre 6000 e 7000C, de modo à estrutura mole, que permite usinagem das peças até as tolerâncias desejadas. Visto que, após 80F estrutura mole, que permite usinagem das peças até as tolerâncias desejadas.

Visto que, após a nitretação, qualquer correção dimensionar só pode ser feito através da retificação. Entre as vantagens da nitretaçao podemos citar as seguintes: alta dureza com alta resistência ao desgaste; alta resistência ? fadiga e baixa sensibilidade ao entalhe; melhor resistência ? orrosão e alta estabilidade dimensional Em princípio qualquer aço pode ser cementado, entretanto, a composição poderá fazer variar a dureza final da camada nitretada, como é o caso de aços que possuem alumínio, cromo, vanádio e molibdênio que apresentam uma dureza final maior.

A camada nitretada tem menor espessura do que a cementada, raramente ultrapassando 0,8 mm, caso contrário os tempos seriam muito grandes o que torna o método antieconômico. Há dois processos de nitretação: 2. 1 Nitretação a gás Neste processo é utilizada amônia que é injetada no forno aquecido geralmente a 510 C. Nesta temperatura a amônia se dissocia de acordo com a seguinte equação: 2NH3 2N + 3H2. Esta reação libera nitrogênio atômico que difunde para o aço, os tempos de tratamento variam entre 12 e 120 horas.

Um dos inconvenientes além do tempo e em função da sua própria demora, é o crescimento que o material sofre enquanto submetido ao tratamento. Esse fato deve ser levado em conta na usinagem à que são submetidas às peças antes da nitretação. Na nitretaçao a gás, a espessura nitretada raramente ultrapassa a 0,8mm e a dureza superficial obtida é da ordem de 1000 a 1100 vickers. 3. Nitretaçao liquida ou em banho de sal É um banho semelhante ao utilizado na cementação líquida. Neste banho teremos cianeto de sódio ou potássio, semelhante ao utilizado na cementação líquida.

Neste banho teremos cianeto de sódio ou potássio, carbonato de sódio ou potássio e cloreto de potássio ou de sódio. Este banho contém entre 30 e 40% de cianeto. Normalmente a temperatura utilizada situa-se entre 550 e 570 C. Nesta temperatura não ocorre ? reação de cementação e, portanto teremos apenas a adição de nitrogênio ao aço. Os tempos são curtos, entre uma e 4 horas. As camadas são eralmente menos espessas que na nitretação a gás. As propriedades obtidas são semelhantes às obtidas na nitretação a gás.

Neste conseguem-se melhores propriedades de fadiga. Finalmente enquanto na nitretaçao a gás os aços devem possuir certos elementos de liga (em particular aluminio e cromo), qualquer tipo de aço, simplesmente ao carbono ou ligado, podem ser negritados em banho de sal. 3. Cianetação É um processo similar a carbo-nitretação e envolve a difusão de carbono e nitrogênio na superfície do aço. A fonte do elemento de difusão é um sal fundido a base de cianeto, como cianeto de ódio. É um tratamento supercrítico (temperaturas acima de 6500C).

O tempo de difusão é menor do que uma hora, o que representa a maior vantagem do método. Entretanto apresenta alta distorção. * Como funciona a Cianetação? Analisando a metalurgia do material, existe uma formação da camada que se dá pelo fenômeno de difusão atômica, na qual os elementos formadores da camada (Carbono (C), Nitrogênio (N), Boro (B)) penetram e se deslocam intersticialmente no interior do material. A Cianetação consiste em a uecer o aço em temperaturas elevadas, em um banho d ndido, de modo que a 0 DF 18