Transcript
Cementação
Cementação é o tratamento termoquímico que consiste em se
introduzir carbono na superfície do aço com o objetivo de se aumentar a
dureza superficial do material, depois de convenientemente temperado.
A cementação do ferro ou aço é antiga – apareceu no começo dos anos 1600 na
Bohemia e Bavária, e a primeira patente foi obtida na Inglaterra em 1614.
Essencialmente, o processo de cementação consiste na carbonização das
partes superficiais do aço. Com este processo, um aço maleável fica muito
resistente na superfície.O processo de cementação do aço é também chamado
de processo de conversão. A peça é aquecida em forno abaixo do ponto de
fusão do aço e então recebe carbono, o qual se difunde na superfície
fazendo uma ligação com o ferro. A cementação ocorre em uma faixa de
temperatura e a fonte de carbono é variável. No caso do Metal Härte, o
carbono vem do gás GLP.A cementação comporta muitas variações conforme o
objetivo ou o trabalho que a peça vai desempenhar. As variações são de
temperatura, profundidade de carbonização, tempo do processo, e controle da
atmosfera. O tempo do processo vai depender da profundidade da cementação
desejada - quanto mais tempo durar a cementação, mais profundamente teremos
a presença do carbono difundido. A este processo segue-se a têmpera.
Como o processo envolve a difusão do carbono, é necessário que se dê o
tempo necessário para que isto ocorra. Tempos crescentes propiciam maiores
espessuras das camadas cementadas. Alguns fatores exercem influência tanto
na espessura da camada cementada como na profundidade do endurecimento.A
velocidade de difusão do carbono no aço está estreitamente ligada à
temperatura. Quanto maior a temperatura menor o tempo que a peça terá que
permanecer no forno. Estes dados referem-se ao aço no estado austenítico, e
somente neste estado teremos solubilidade do carbono suficiente para chegar
aos percentuais utilizados na camada superficial de peças cementadas. O
limite inferior de temperatura para o processo está condicionado à
austenitização do aço e o limite superior está condicionado ao crescimento
do grão. Como quanto maior o tamanho de grão menor é a tenacidade do
material, este efeito se torna indesejado. Para peças menos solicitadas de
menor responsabilidade podemos utilizar temperaturas mais altas, mas, para
peças mais solicitadas devemos utilizar temperaturas mais baixas, a menos
que se faça um tratamento térmico posterior para corrigir o problema.A
difusão do carbono também é influenciada pelo tempo em que a peça fica na
temperatura de tratamento. A profundidade atingida no processo é
proporcional à raiz quadrada do tempo. Isto quer dizer que à mediada em que
desejarmos profundidades maiores, maior será o tempo de tratamento e a cada
vez que dobrarmos a espessura de cementação o tempo é multiplicado por 4
aproximadamente. Como podemos ver quanto maior a profundidade que se queira
maior será a consumo de energia e a ocupação do equipamento, fazendo com
que este processo se torne antieconômico para camadas de profundidade muito
grande. Em geral na prática esta espessura está limitada a 2,5 mm o que já
dá um tempo de cementação de aproximadamente 25 há uma temperatura de 925°
C.
As peças assim tratadas por cementação seguida de têmpera apresentam
elevada dureza na superfície e grande maleabilidade no núcleo (dependendo
do tipo de aço).O processo de endurecimento superficial de cementação é o
mais utilizado atualmente, e tem permanecido praticamente inalterado ao
longo do tempo. Este processo é geralmente utilizado na produção de pistas
e roletes de rolamento, engrenagens, buchas e juntas homocinéticas.
Nitretação
É um tratamento termoquímico que proporciona um aumento ou enriquecimento
superficial de nitrogênio em um dado material.
Vejamos alguns tipos de Nitretação:
Nitretação Gasosa
A Nitretação gasosa se caracteriza pelas altas temperaturas de
aproximadamente 1000°C e 1200°C, sob uma atmosfera gasosa rica em N2. Por
meio deste tratamento é possível obter peças com camadas de elevado teor de
nitrogênio, aumentar a resistência ao desgaste e a resistência à corrosão.
Nitretação por Plasma
Método Termoquímico para nitretação de superfícies metálicas que
utiliza o plasma como fonte energética.
As Vantagens sobre os métodos convencionais de nitretação (gasosa e
banho de sais) são:
Baixa temperatura de operação (300°C – 600°C) que resulta em
ótimas camadas e baixíssimas distorções dimensionais.
Menor tempo de tratamento
Completo controle sobre a camada de compostos
Superfícies passivas, como a dos aços inoxidáveis, podem ser
nitretadas
Facilidades de uso de máscaras para proteção de regiões que não
se deseja nitretar.
Nitretação Iônica
É outro método de enriquecimento de nitrogênio, para aumentar a
dureza e resistência superficial de metais e ligas. É um processo que
permite ser feito com uma baixa temperatura cerca de 450 °C à 600 °C que,
como na nitretação a plasma, resulta numa baixa distorção dimensional.
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 as peças
antes da nitretação. Na nitretação a gás, a espessura nitretada raramente
ultrapassa a 0,8mm e a dureza superficial obtida é da ordem de 1000 a 1100
vickers.
Nitretação líquida
É um banho 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 a 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 geralmente 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
nitretação a gás os aços devem possuir certos elementos de liga (em
particular alumínio e cromo), qualquer tipo de aço, simplesmente ao carbono
ou ligado, podem ser nitretados em banho de sal.
Introdução
Para começarmos a estudar Nitretação e Cementação precisamos adquirir
alguns conceitos básicos de Tratamentos Térmicos, Cementação e Nitretação.
Tratamento Térmico é a Combinação de operações de aquecimento e
resfriamento aplicadas a metais e ligas em estado sólido para obter certas
condições ou propriedades desejadas. Cementação é um tratamento que
consiste em aumentar a porcentagem de carbono numa fina camada externa da
peça.Nitretação é um tratamento termoquímico que proporciona um aumento ou
enriquecimento de nitrogênio na camada externa de um material. São
processos importantes na manutenção das características do material.
Conclusão
A partir deste trabalho, nós podemos perceber a importância dos
tratamentos térmicos, pois através deles podemos dar diversas
características ao ferro e usá-lo para diversos fins. Por exemplo, para
aumentar o teor de carbono do ferro e deixa-lo mais duro, usa-se a
cementação, ou então usamos a nitretaçao, aplicando nitrogênio na peça e
deixando-a com uma fina camada superficial muito dura. Esses dois processos
são de grande importância, pois permite a manutenção da dureza das ligas
metálicas e garante a eficiência das peças de acordo com o que se espera
delas.
Bibliografia
* http://www.metalharte.com.br/site/cementacao.htm
* http://www.ebah.com.br/cementacao-e-nitretacao-doc-a13169.html
* http://www.inforgel.com.br/si/site/0910/p/Nitreta%C3%A7%C3%A3o
* http://www.youtube.com/watch?v=Y779cvzG1ww
Acesso em 01/12/2010
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba
Alunos: Felipe Kellyson Araújo da Silva – 20101730130
Matheus de Medeiros Lima – 20101730254
Disciplina – Tec. dos materiais Professora – Sueyla
Série/Curso – 1° ano/Mecânica
Cementação e Nitretaçao
João Pessoa
07/12/2010
