Tratamentos superficiais e termoquímicos by Bruno Santos

Tratamento Superficial

brunosantosfla — 2021-03-18 23:05:53 UTC

Os materiais metálicos sofrem desgastes durante alguns processos, desse modo, é necessário a existência de algum procedimento que reduza e evite a deterioração do material.

Por que realizar o tratamento superficial?

brunosantosfla — 2021-03-18 23:08:07 UTC

Criar um revestimento protetor, aumentar a resistência a diversos fatores externos, como corrosão, oxidação, abrasão, etc.
O material que passa por um tratamento superficial passa a apresentar uma maior durabilidade e vida útil.

Como funciona?

brunosantosfla — 2021-03-18 23:27:23 UTC

O tratamento superficial pode ser considerado como um 'banho' do material, geralmente esse banho pode ser utilizado materiais metálicos como níquel ou cromo.

brunosantosfla — 2021-03-19 13:47:42 UTC

brunosantosfla — 2021-03-19 13:47:53 UTC

brunosantosfla — 2021-03-19 13:54:05 UTC

O níquel, por exemplo, aumenta a dureza do material e eleva a sua resistência ao desgaste, seja ele abrasivo ou por atrito.

Tratamentos Termoquímicos

graceneves017 — 2021-03-20 00:29:12 UTC

Processos que adicionam, por difusão elementos químicos, como carbono, nitrogênio ou boro na superfície do aço.

Para isso altas temperaturas são empregadas (500 a 1000°C).

Controle do processo

graceneves017 — 2021-03-20 01:42:06 UTC

É influenciado pelo potencial do meio (sólido, líquido ou gasoso), em que a peça está submersa, de fornecer o elemento químico. Bem como, a capacidade que a peça possui em absorver o elemento químico.

graceneves017 — 2021-03-20 01:57:43 UTC

São tratamentos que visam o endurecimento superficial dos aços, mudando de forma parcial a estrutura química do material em conjunto com o tratamento térmico.
Mantém a ductilidade do material ao mesmo tempo que aumenta a resistência ao desgaste.

Nitretação

graceneves017 — 2021-03-20 01:58:42 UTC

Introdução superficial de nitrogênio no aço.
O nitrogênio é aquecido entre 500 e 570°C, formando uma camada dura de nitreto na superfície do aço.
Pode ser feita a gás ou em banho líquido.

Porque utilizar?

graceneves017 — 2021-03-20 02:04:45 UTC

A nitretação melhora a resistênica à fadiga e à corrosão, com excessão para os aços inoxidáveis e garante altíssima dureza e alta resistência.

Cementação

2021-03-20 10:42:01 UTC

Consiste na introdução de carbono na superfície do aço, de modo que este, depois de temperado, apresente uma superfície mais dura.
Para se produzir uma combinação de uma superfície dura com núcleo tenaz, deve-se partir de um aço com baixo carbono, (C < 0,30%), e aquece-lo, geralmente, entre 815 a 950ºC.

Tipos de cementação

2021-03-20 10:46:42 UTC

Os processos de cementação podem ser feitos por via:

Sólida;
Gasosa;
Líquida.

Cementação gasosa:

thiagosouza108 — 2021-03-21 09:27:22 UTC

Consiste em se colocar a peça a ser cementada em um forno com atmosfera de potencial de carbono controlado.

Cementação sólida:

thiagosouza108 — 2021-03-21 09:28:06 UTC

Nesse tipo de cementação, a peça é colocada em uma caixa de aço contendo substâncias ricas em carbono: carvão de lenha, coque, carbonato de cálcio e óleo de linhaça. Em seguida, a peça é levada ao forno, a uma temperatura em torno de 930°C, durante o tempo necessário para obtenção da camada desejada. Depois, submetesse a peça à têmpera para que ela adquira dureza.

Cementação líquida:

thiagosouza108 — 2021-03-21 09:28:39 UTC

Nesse processo são utilizados sais fundidos, ricos em carbono, principalmente os sais à base de cianeto e de carbonato. A temperatura deve ser de 930°C a 950°C. Nessa temperatura, os sais se tornam líquidos, pois se fundem por volta de 650°C. Em seguida, as peças preaquecidas a 400ºC são mergulhadas em banho fundido. A função do preaquecimento é a de eliminar água e evitar choque térmico. A peça deve ser resfriada em salmoura com 10 a 15% de cloreto de sódio (NaCl), ou em óleo de têmpera.

Cianetação

thiagosouza108 — 2021-03-21 09:30:06 UTC

Consiste em aquecer o aço em temperaturas acima de A1, em um banho de sal fundido, de modo que a superfície do aço absorva carbono e nitrogênio. Após a têmpera em óleo ou água o aço desenvolve uma camada dura, resistente ao desgaste.

Os banhos de sal contém cianeto de sódio (30 a 97%), carbonato de sódio (2 a 40%) e cloreto de sódio (0 a 30%). Estes dois últimos são mais inertes, adicionados para controlar o ponto de fusão da mistura e sua fluidez.

As temperaturas utilizadas variam entre 760 a 870ºC e os equipamentos são os mesmos empregados na cementação líquida. O processo é aplicado usualmente aos aços carbono e baixa liga.

Carbonitretação

thiagosouza108 — 2021-04-05 10:42:19 UTC

Esse processo consiste em introduzir carbono e nitrogênio na superfície do aço. O processo pode ser realizado em fornos de banhos de sal ou de atmosfera controlada (a gás). A superfície da camada carbonitretada adquire dureza e resistência ao desgaste.
A temperatura do processo varia de 705ºC a 900ºC, com uma duração de duas horas. Após esse tempo, as peças são resfriadas em água ou óleo. Obtém-se uma camada com espessura de 0,07 a 0,7mm.
A carbonitretação é usada, geralmente, em peças de pequeno porte, como componentes de máquina de escrever, carburadores, relógios, aparelhos eletrodomésticos.

Boretação

thiagosouza108 — 2021-04-05 10:44:57 UTC

Processo termo-químico de endurecimento superficial empregado numa variedade de materiais ferrosos, não ferrosos e cerâmicos.
Neste processo, o material é aquecido a altas temperaturas, variando de 700ºC a 1050ºC. O material fica em contato com agentes boretantes nos estados sólido, pasta, líquido ou gasoso por períodos que variam de 1 a 12 horas.
A boretação pode ser aplicada em materiais ferrosos, como aços estruturais, aços fundidos, ferro fundido cinzento e nodular, aços sinterizados e materiais não ferrosos, como níquel, cobalto, titânio e ligas a base de molibdênio.
A boretação produz no material camadas de elevadas durezas. Os átomos de Boro são relativamente pequenos e possuem grande mobilidade. Logo, eles podem se difundir com facilidade pelo interior de ligas ferrosas e formar compostos intermetálicos de FeB e Fe₂B.
Dependendo do meio, da temperatura do processo e da composição química do substrato, pode ser formada uma única fase (Fe₂B ) ou duas fases intermetálicas (Fe₂B, FeB).
A camada constituída de uma única fase (Fe₂B ) é utilizada em aplicações industriais devido à diferença entre o volume específico e coeficiente de expansão térmica entre a camada de boreto e o substrato.
As duas fases (Fe₂B e FeB) diferem em suas propriedades mecânicas, ou seja, dureza e fragilidade (a camada superficial FeB é mais dura e mais frágil que a subcamada Fe₂B). A tenacidade à fratura da fase Fe₂B é quase quatro vezes superior a da fase FeB.

Os processos são:

thiagosouza108 — 2021-04-05 10:57:50 UTC

Nitretação
Cianetação
Carbonitretação
Boretação
Cementação

Tabela tratamentos termoquímicos

thiagosouza108 — 2021-04-05 11:03:26 UTC

Nesta tabela contém os processos com os seguintes dados: substâncias utilizadas, faixa de temperatura (°C), profundidade da camada (mm), tempo (horas), tipo de aço, vantagens e desvantagens de cada processo.

Gráfico profundidade de cementação x tempo de cementação

thiagosouza108 — 2021-04-05 11:22:31 UTC

A profundidade de penetração do carbono depende da temperatura e do tempo, sendo rápida a princípio, decrescendo após um tempo, o que pode ser visto no gráfico.

Tipos de Nitretação:

2021-04-05 19:14:35 UTC

A gás
Líquida
A plasma

Nitretação a gás:

2021-04-06 01:40:33 UTC

A peça é submetida a uma atmosfera de amônia a uma temperatura de 500 a 550°.
Os aços utilizados no processo à gás são: alumínio, cromo e vanádio.
Aços carbono não são utilizados, por formarem uma camada quebradiça.

Nitretação líquida:

2021-04-06 01:42:23 UTC

Banho à base de cianeto em consequência ocasiona adição de carbono na peça.
Os aços utilizados no processo líquido são: carbono, baixa liga, ferramenta e inoxidável.

Nitretação a plasma:

2021-04-06 12:06:16 UTC

É um tratamento a plasma que aumenta a dureza superficial do material, a resistência ao desgaste, à fadiga e à corrosão.
Pode substituir a nitretação gasosa, a nitretação a sal, cromo duro, níquel químico e, em alguns casos tratamentos térmicos.

Cementação a Vácuo:

thiagosouza108 — 2021-04-06 16:50:56 UTC

Processo similar a cementação gasosa. Os gases são evacuados e preenchidos com gás nitrogênio. As peças são imediatamente temperadas.