TRATAMEN TOS TÉRM I COS DOS AÇOS.
1 .Curvas de t ransform ação cont ínua para os aços .
as curvas t t t ( t em po- t em perat ura- t ransform ação) dos aços eram obt idas ant igam ent e pelo m ét odo m et alográfico. hoj e em dia elas são const ruídas at ravés de um dilat ôm et ro, equipam ent o que fornece m edidas sensíveis da dilat ação ou cont ração dos corpos de prova durant e o resfriam ent o e m udança de fase.
2 . I nt erpret ação da curva T.T.T. ( esquem át ica) de um aço hipoeut et óide ( 0 ,0 0 8 % < c <
0 ,7 7 % ) – esquem át ico ( região de form ação dos const it uint es dos aços)
Eixo x : t em po em escala logarít m ica.
Eixo y : esquerda ( t em perat ura ° c) e a direit a ( dureza hrc do const it uint e obt ido isot erm icam ent e) .
Linhas a1 e a3 - - - > t em perat uras correspondent es, dos aços hipoeut et óides, no diagram a ferro carbono.
Linha m s ou m i - - - > t em perat ura de início de t ransform ação da m art ensit a.
Linha m 9 0 - - - > corresponde a 90% de t ransform ação da aust enit a em m art ensit a.
Linha m f- - - - > t em perat ura de fim de t ransform ação da aust enit a em m art ensit a. quant o m aior o t eor de carbono e elem ent os de liga est a t em perat ura pode est ar abaixo da t em perat ura am bient e, levando a form ação indesej ável da aust enit a ret ida. norm alm ent e a linha m f não é indicada nas curvas t .t .t .
3 . Fat ores que deslocam a curva TTT.
t rês são os fat ores que influem na posição das linhas de t ransform ação das curvas t t t . - com posição quím ica.
- t am anho de grão aust enít ico.
- hom ogeneidade da aust enit a.
3 .1 .Com posição quím ica.
além do carbono, t odos os elem ent os de liga adicionados aos aços, com exceção do cobalt o, deslocam as linhas de início e fim de t ransform ação para a direit a. quando os aços são aquecidos acim a do lim it e superior da zona crít ica prat icam ent e t odos os elem ent os encont ram - se dissolvidos na aust enit a.
no resfriam ent o, ao passar pela zona crít ica, alguns elem ent os t endem a ficar dissolvidos na ferrit a e out ros a form ar carbonet os. as reações que ocorrem são com plexas e t ant o m ais num erosas quant o m aior o núm ero de elem ent os de liga e seu t eor ( at é um cert o lim it e) . o início e t érm ino dessas reações ocorrem após um det erm inado t em po, o qual é função dos elem ent os de liga present es.ist o explica o deslocam ent o das linhas de início e de fim de t ransform ação da aust enit a que ocorrem para os aços, m ais int ensam ent e para alguns, facilit ando a obt enção da est rut ura m art ensít ica.
os elem ent os de liga deslocam t am bém as linhas de início ( m i ou m s) e fim de t ransform ação ( m f) da m art ensit a, abaixando- as. alguns aços ligados, após cem ent ação, t êm a linha m f localizada abaixo da t em perat ura am bient e, apresent ando ent ão um a cert a quant idade de aust enit a não t ransform ada ( " aust enit a ret ida" ou " aust enit a residual " ) . de t odos os elem ent os, o carbono t em m aior influência na t em perat ura m s. ent re 0,3 e 0,4% c j á exist e um a pequena quant idade de aust enit a ret ida. a m aioria dos aços cont endo m ais do que 0,5% c t em o m f abaixo da t em perat ura am bient e.
3 .2 .Tam anho de grão aust enít ico.
quant o m aior o t am anho de grão aust enít ico t ant o m ais para a direit a são deslocadas as linhas de início e fim de t ransform ação. os produt os de t ransform ação da aust enit a, ferrit a e perlit a, iniciam - se nos cont ornos de grão por nucleação e crescim ent o. um aço de granulação grosseira levará m ais t em po para t ransform ar- se do que um de granulação fina.
exist em vários m ét odos para a det erm inação do t am anho de grão com o a classificação do t am anho de grão segundo a ast m , de 1 a 8. na prát ica dos t rat am ent os t érm icos recom enda- se o uso de um a granulação fina, ist o é, t am anho de grão ast m 5 a 8.
grão grosseiro de 1 a3, desloca a curva, facilit a a t em pera, m as nesse caso ist o é ruim pois fragiliza o m at erial. t em perat uras alt as aum ent am o t am anho do grão, t ais com o soldagem e fundição.
Tam anho de grão aust enít ico.
3 .3 .H om ogeneidade da aust enit a
quant o m ais hom ogênea a aust enit a t ant o m ais para a direit a são deslocadas as linhas de início e fim de t ransform ação. áreas ricas em carbono, im purezas não dissolvidas ( inclusões) ou a presença de carbonet os residuais at uam com o núcleos de form ação da perlit a, dim inuindo a t em perabilidade dos aços.
facilit a a t em pera é necessário t em po e t em perat ura corret a.
4 . Trat am ent os t érm icos com uns dos aços: recozim ent o, norm alização e t êm pera.
4 .1 - Recozim ent o.
4 .1 .1 . Definição de recozim ent o.
o recozim ent o consist e no aquecim ent o e m anut enção à um a det erm inada t em perat ura, seguido de um resfriam ent o com velocidade adequada (norm alm ent e no próprio forno) , com o obj et ivo de am olecer os m at eriais m et álicos.o recozim ent o alt era as propriedades m ecânicas e elét ricas assim com o a m icroest rut ura. o recozim ent o é aplicado quando se desej a m elhorar a condição de t rabalhabilidade (usinagem , est am pagem , et c) provocadas pela queda na dureza e resist ência m ecânica.é ut ilizado t am bém para elim inar a est rut ura brut a de fusão e elim inar gases.
4 .1 .3 . Tem perat ura de recozim ent o.
exist em t abelas que indicam as t em perat uras de recozim ent o. para os aços eut et óides ( 0,77% c) e hipoeut et óides ( 0,008% c a 0,77% c) as t em perat uras são da ordem de 50° c acim a da linha a3 e para os aços hipereut et óides ( 0,77% c a 2,11% c) é 50° c acim a da linha a1 ( nest es é realizado o recozim ent o subcrít ico) .
um a represent ação esquem át ica do ciclo de t rat am ent o para o recozim ent o, com parando- se com o de norm alização, é m ost rada na figura 5.
4 .1 .4 .Aquecim ent o at é a t em perat ura.
devido ao aquecim ent o provocar dilat ação e m udança de fase, ele deve ser hom ogêneo para evit ar em penam ent os e t rincas. port ant o,sem pre que possível,ele deve ser aquecido j unt o com o forno.
zona crít ica do diagram a fe- fe 3 c.
Tem perat uras de recozim ent o e t êm pera, norm alização dos aços - carbono.
4 .1 .5 .Tem po de perm anência na t em perat ura.
para o recozim ent o é recom endado m ant er o aço na t em perat ura ( a part ir do m om ent o em que o núcleo da peça at ingir a t em perat ura) por um t em po adicional para que haj a com plet a hom ogeneização ( difusão do carbono) .
em geral é recom endado, para aços- carbono com uns, um t em po de 1 hora por polegada de espessura da peça, t em po est e cont ado quando o núcleo at ingir a t em perat ura desej ada. aços com elem ent os de liga exigem m aior t em po, principalm ent e se esses elem ent os são form adores de carbonet os ( v, cr, w, nb, t i, et c.) .
4 .1 .6 .Resfriam ent o dos aços.
geralm ent e os aços são resfriados dent ro do próprio forno desligado. em alguns casos podem ser resfriados um pouco m ais rapidam ent e sendo m ergulhado em areia, cinza ou cal. peças grandes podem ser resfriadas ao ar, devido a sua baixa velocidade de resfriam ent o.o resfriam ent o deve ser lent o na faixa em que a aust enit a se t ransform a ( 730 a 600° c) .para aços- carbono at é 0,5% c podem ser ut ilizadas t axas de at é 50° c/ h e para aços- carbono acim a de 0,5% c recom enda- se 15° c/ h.
depois que a aust enit a se t ransform ou. pode resfriar- se o aço m ais rapidam ent e at é a t em perat ura am bient e para reduzir o t em po de t rat am ent o, t om ando- se cuidado com o choque t érm ico.
const it uint es- recozim ent o - ferrit a + perlit a norm alização- ferrit a + perlit a t em pera- m art ensit a
4 .1 .7 .Microest rut uras e propriedades.
os aços recozidos t êm com o const it uint es na t em perat ura am bient e ( est udado no diagram a ferro- carbono) :
aços hipoeut et óides: ( 0,008- 0,77% c) → perlit a grosseira + ferrit a aços eut et óides: ( 0,77% c) → pelit a grosseira.
aços hipereut et óides: ( 0,77- 2,11% c) → perlit a grosseira + rede de cem ent it a 5 - N orm alização.= ar
a norm alização é um t rat am ent o t érm ico que consist e no aquecim ent o do aço at é sua com plet a aust enit ização, seguido de resfriam ent o ao ar.
as t em perat uras de t rat am ent o são da ordem de 30° c superiores as de recozim ent o para produzir um a est rut ura aust enít ica m ais uniform e. os aços hipereut et óides são aquecidos acim a de 50° c acim a da linha acm , a fim de dissolver a rede de cem ent it a form ada no processo ant erior.
além da m elhor uniform idade da est rut ura o obj et ivo m aior da norm alização é a hom ogeneização e o refino do t am anho de grão de est rut uras obt idas de t rabalho à quent e ( lam inação, forj am ent o) , de aços fundidos e soldagem .
a norm alização se faz norm alm ent e, para aços com at é 0,4% c. ant es do t rat am ent o t érm ico de t êm pera é recom endado a norm alização para evit ar o aparecim ent o de t rincas e em penam ent o.
6 - Têm pera dos aços ( òleo, água, salm oura- 1 0 % nacl) . 6 .1 . Est rut ura m art ensít ica .
do nom e alem ão adolf m art ins, que pesquisou a m icroest rut ura encont rada em aços resfriados rapidam ent e é que surgiu o nom e de m a r t e n sit a.
a perlit a se form a por nucleação e crescim ent o, ist o é, por difusão do carbono.a bainit a se form a por difusão e cisalham ent o, enquant o que a m art ensit a se form a apenas por cisalham ent o.o fat o da m art ensit a não se form ar por difusão, os át om os de carbono não se difundem ( m igram ) para form ar a ferrit a e a cem ent it a, e são ret idos nos int erst ícios oct aédricos da est rut ura ccc produzindo essa nova fase. a solubilidade do carbono na est rut ura ccc é m uit o baixa, ent ão, os át om os de carbono expandem a célula unit ária em um a direção, fazendo com que a m art ensit a assum a a est rut ura t et ragonal de corpo cent rado.
6 . 2 . Propriedades da m art ensit a.
a dureza da m art ensit a é função do seu t eor de carbono.a dureza m áxim a num aço- carbono est á associada com um a est rut ura com plet am ent e m art ensít ica. os elem ent os de liga favorecem a m art ensit a.
6 .3 . Dureza x % carbono x % m art ensit a .
a figura 6 m ost ra a relação ent re a dureza, % de carbono e a quant idade de m art ensit a present e.
a m art ensit a t em alt a dureza, alt a resist ência m ecânica, alt a resist ência à fadiga e ao desgast e. est a variação nas propriedades do aço, quando t em perado, est á relacionada com a dist orção que os át om os de carbono provocam na est rut ura t et ragonal de corpo cent rado da m art ensit a.
6 .5 .Tem po.
o t em po de aquecim ent o é m enos im port ant e, no processo de t êm pera, que a t em perat ura at ingida em t oda a seção, uniform idade de t em perat ura, t em po de perm anência e velocidade de resfriam ent o.
aquecim ent o vagaroso é recom endado para peças de grandes variações nas suas seções.
independent em ent e da secção, u m t e m po de 1 5 m in u t os na t em perat ura, é suficient e para se realizar a t êm pera.
dureza( hrc)
carbono
figura 6 - dureza x % carbono x % m art ensit a.
6 .6 - Tam anho das peças.
a m assa e o volum e das peças t em grande influência na t êm pera dos aços, pois durant e o resfriam ent o exist e um gradient e de t em perat ura do cent ro para a periferia.
a figura 7 m ost ra o t em po de resfriam ent o para várias posições em um a barra quando resfriada em um m eio de severidade igual a 4 ( salm oura com agit ação) .
obs: 1470o c = 800o c 770o f = 410o c e 70o c = 21o c 1 inch = 1 polegada = 1” = 25,4m m .
t em po de resfriam ent o num a barra de diâm et ro de 1” , em salm oura com agit ação.
t abela 1 - severidade de t êm pera “h”.
devido as diferent es velocidades de resfriam ent o nos diversos pont os de um a peça, pode ocorrer que num dado m eio, a t êm pera se dê apenas na superfície, deixando o aço com valor de dureza baixa no núcleo.
em vist a disso, para se escolher o m eio ideal para t êm pera, deve- se analisar com m uit o cuidado a t em perabilidade do aço.
7 - Trat am ent os isot érm icos dos aços.
a t em pera convencional ( resfriam ent o, salm oura, água e óleo) gera t ensões na peça devido a dois fat ores:
1- superfície e cent ro cont raem em t em pos diferent es 2- superfície e cent ro t ransform a- se em t em pos diferent es.
7 .1 . Mart êm pera.
a m art êm pera é um processo ut ilizado para elim inar ou m inim izar os riscos de t rincas e em penam ent os em peças que devem ser t em peradas.
resfriam ent o na t êm pera convencional 7 .1 .1 . Mart êm pera convencional.
consist e em resfriar o aço aust enit izado em um banho de sal ou óleo a um a t em perat ura ligeiram ent e superior ou inferior a m i, e m ant er nessa t em perat ura num cert o t em po para que haj a um a uniform ização da t em perat ura da peça ( superfície e núcleo) . a seguir resfriar a peça ao ar at é a t em perat ura am bient e.
após a m art êm pera o aço deve ser revenido ( figura 9) . 7 .1 .2 . Mart êm pera m odificada.
a diferença é a t em perat ura do banho que é bem inferior a da m art êm pera convencional, abaixo da linha m s. nest e caso obt em - se m aiores velocidades de resfriam ent o que no processo convencional, sendo indicado para aços de baixa t em perabilidade.
a m art êm pera lim it a- se a espessuras de 5 a 8 m m para aços carbono, podendo se chegar a espessuras m aiores para aços ligados.
os aços m ais indicados são : 4130- 4140- 4150- 4340- 8630- 8640- 8740- 8745- 4640- 5140- 6150 e os aços ligados após cem ent ação 3312- 4620- 5120- 8620- 9310.
Aço pat ent eado- aço refinado ( em banho de chum bo) , num a t em perat ura próxim a ao cot ovelo ( 500° c) . obt em - se 10% perlit a( 30- 40 hrc) .
7 .2 . Aust êm pera.
consist e em aust enit izar o aço a um a t em perat ura adequada e resfriar num banho m ant ido a um a t em perat ura de 250 a 400° c dependendo da com posição do aço. m ant er a peça o t em po suficient e para que ocorra isot erm icam ent e a t ransform ação t ot al da aust enit a em bainit a. resfriar a peça at é a t em perat ura am bient e em ar calm o ( figura 10) . 40- 60hbc, ex. feixe de m ola.
a principal vant agem da aust êm pera é a obt enção de elevada dureza com boa duct ilidade e t enacidade.
após a aust êm pera o aço não precisa ser revenido.
a principal lim it ação do processo se refere às dim ensões das peças a serem t rat adas. para aços carbono lim it a- se a peças com espessura inferior a 5m m . em aços de alt o t eor de elem ent os de liga a aust êm pera pode ser im prat icável em virt ude da curva de t ransform ação est ar deslocada m uit o para à direit a, o que exigiria um t em po m uit o longo.
figura 9 . m art êm pera
figura 1 0 - t rat am ent o isot érm ico de aust êm pera.
8 . Têm pera superficial.
consist e no endurecim ent o da superfície da peça ( eixo, engrenagens et c.) e núcleo m ole.
- alt a dureza superficial, resist ência ao desgast e e resist . m ec.
- núcleo m ole, alt a t em perat ura.
a t êm pera superficial consist e no aquecim ent o superficial at é um a cert a profundidade, em t em perat uras de aust enit ização superiores a da t êm pera convencional. o t em po de aquecim ent o é m uit o pequeno ( alguns segundos) e o resfriam ent o se dá norm alm ent e em água, podendo em cert os casos ser ut ilizado o óleo ou m esm o o ar.
obt em - se na superfície alt a resist ência e dureza m elhorando significat ivam ent e a fadiga e resist ência ao desgast e. o núcleo " frio" m ant ém sua t enacidade geralm ent e alt a.
um exem plo t ípico é a t êm pera superficial de engrenagens onde são obt idas as propriedades de resist ência ao desgast e e à fadiga, na superfície, com um núcleo t enaz.
a t êm pera superficial pode ser realizada por dois processos:
- t êm pera por indução - t êm pera por cham a.
aço beneficiado
aço t em perado e renevido em alt a t em perat ura( 500 a 700 graus) ex. aço 4340e 4140 8 .1 .Têm pera por indução.
um a corrent e elét rica alt ernada de alt a freqüência circulando at ravés de um condut or ( bobina) gera ao seu redor um cam po m agnét ico. qualquer condut or elét rico ( peça de aço, fofo, et c.) na presença dest e cam po m agnét ico pode ser aquecido.
um a barra de aço colocada no int erior de um a bobina aquece devido a corrent es superficiais induzidas ( corrent es de foucalt ) e perdas por hist erese ( ferro at e 768 ° c) . a figura 11 m ost ra exem plos de aquecim ent o produzidos por vários t ipos de bobinas. a figura 12 m ost ra form as de aquecim ent o.
a profundidade de penet ração da corrent e é função principalm ent e da freqüência, além da pot ência em pregada, espaçam ent o bobina - peça, t em po de aquecim ent o e da própria bobina ( form a, nº de volt as) .
a corrent e induzida num a peça é m áxim a na superfície e dim inui rapidam ent e no seu int erior.
8 .2 . Aquecim ent o por cham a
nest e caso, o aquecim ent o result a da queim a, por m eio de um m açarico,de um a m ist ura de oxigênio e gás com bust ível, usualm ent e acet ileno, gás nat ural ou propano. o aquecim ent o por cham a consist e em aquecer superficialm ent e um a peça ou part e dela, at é a t em perat ura de t êm pera. em seguida o resfriam ent o é feit o com áqua, óleo ou m esm o ar, dependendo da t em perabilidade do aço.
desde sist em as m anuais á aut om at izados.
cam po m agnét ico e corrent es induzidas produzidas por várias bobinas de indução.
As razões da ut ilização da t êm pera por cham a são:
- peças m uit o grandes onde o aquecim ent o num forno convencional e t êm pera se t ornam im prat icáveis ou ant ieconôm icas.
- t rat am ent o t érm ico em pequenas regiões ou quando o t rat am ent o na peça t oda é prej udicial à sua função.
- m aior precisão dim ensional que num forno de t rat am ent o convencional.
- ut ilização de m at eriais m ais barat os e obt enção de propriedades adequada em cert os casos com processo m ais barat o.
9 . Revenim ent o dos aços.
9 .1 .Definição.
o t rat am ent o t érm ico de revenim ent o é um processo de reaquecim ent o do aço t em perado com o propósit o de t ransform ar a est rut ura m art ensít ica em est rut uras m ais est abilizadas e t enazes. um aço com est rut ura m art ensít ica, é m uit o frágil, além de est ar suj eit o ao aparecim ent o de t rincas se deixado à t em perat ura am bient e nest a condição. o aquecim ent o do aço t em perado em t em perat uras inferiores a a1 ( 727° c) perm it irá a ocorrência de difusão que produzirão um a est rut ura m ais est ável e m ais t enaz.
aquecim ent o do aço t em perado ent re 150 e 650 graus. o aço t em perado é m uit o frágil ( t enecidade= 0) . o revenim ent o aum ent a a t enacidade com dim inuição da dureza ( resit . m ec.)
9 .2 .Transform ações de fase durant e o revenim ent o.
cost um a- se dividir as t ransform ações que ocorrem durant e o revenim ent o de um aço em t rês et apas:
1 ª e t a pa - 2 5 a 2 0 0 ° c: ocorre a precipit ação de um carbonet o especial, denom inado de carbonet o epsolon (ε) , part ículas ext rem am ent e dim inut as, com espessura inferior a 200 å. esses carbonet os reduzem o núm ero de át om os de carbono na m art ensít ica, t ornando- se m enos t et ragonal e aproxim ando- se da est rut ura cúbica que caract eriza o ferro .t em os ent ão um a est rut ura de m art ensit a de baixo t eor de carbono e carbonet os finos, sendo essa est rut ura denom inada de m art ensit a revenida. a dureza do aço t em perado sendo de 65hrc ( 0,7% c) cai para 60hrc.
2 ª e t a pa - 2 0 0 a 3 5 0 ° c : se houver aust enit a ret ida est a se t ransform a em bainit a .nest a faixa ocorre a precipit ação de cem ent it a na form a de barras e a m art ensit a perde sua t et ragonalidade t ransform ando- se em ferrit a. a m edida que as part ículas de cem ent it a crescem as de carbonet o epsolon vão desaparecendo.
3 ª e t a pa - 3 5 0 a 7 0 0 ° c :ent re 300° c e 400° c inicia- se o coalescim ent o da cem ent it a e est a se t orna t ot alm ent e esferoidizada a 700° c.
9 .3 .Efeit o do revenim ent o sobre as propriedades dos aços.
um a gradual dim inuição da dureza acom panha as m odificações que sofre a m icroest rut ura do aço t em perado ao ser revenido a t em perat uras crescent es. essa dim inuição de dureza é acom panhada por um aum ent o de plast icidade e da t enacidade do aço ( est a pode ser alt erada com a t em perat ura devido ao fenôm eno de fragilidade do revenim ent o) .
1 0 . Trat am ent os t erm oquím icos 1 0 .1 .I nt rodução.
os t rat am ent os t erm oquím icos consist em na int rodução de um ou m ais elem ent os quím icos na superfície dos aços ( ferros fundidos) a um a dada t em perat ura ( 500 a 1000° c) para conferir um a cam ada superficial fina e dura. os obj et ivos principais são: aum ent o da dureza e da resist ência ao desgast e na superfície m ant endo o núcleo t enaz.
os processos t erm oquím icos são classificados em : cem ent ação.
carbonit ret ação.
cianet ação.
nit ret ação.
boret ação.
após as peças serem t rat adas t erm oquim icam ent e t em os a cam ada endurecida com um alt o t eor de carbono e/ ou nit rogênio, elem ent os absorvidos durant e o t rat am ent o, e o núcleo que fica com a m esm a com posição quím ica inicial do m at erial.
aquecim ent o da peça + m eio quím ico. t em po de 1 a 100 horas.
1 0 .2 . Cem ent ação.
cem ent ação é o t rat am ent o t erm oquím ico que consist e na int rodução de carbono na superfície dos aços de baixo t eor de carbono, geralm ent e at é 0,25 % c com ou sem elem ent os de liga.
est e processo é seguido geralm ent e por t êm pera, obt endo- se na cam ada o const it uint e m art ensit a, proporcionando alt a dureza superficial e deixando o núcleo t enaz devido ao seu baixo t eor de carbono.
a cem ent ação se realiza em m eio sólido, líquido ou gasoso em t em perat uras de aust enização ent re 825° c e 950° c. a figura 15 pode ser ut ilizada para operadores de t rat am ent o t érm ico com o valores est im at ivos de profundidade, t em po e t em perat ura de cem ent ação em m eios sólidos, líquido ou gasoso.
a equação 1 feit a em piricam ent e por harris para aços carbono e baixa liga, pode ser ut ilizada para est im ar a profundidade da cam ada cem ent ada em função da t em perat ura e t em po. os valores de k fornecidos na t abela 2 são valores m édios dos t rês processos de cem ent ação.
x = k √ t onde:
x = profundidade em m m para dureza após t êm pera de 550 hv;
t = t em po em horas;
k = const ant e dependent e da t em perat ura ( t abela 1) . t abela 2 . valores da const ant e k
2- pot . da carbono t eor ( % ) , carbono na superfície
3- gradient e de carbono, variaçõa de carbono da superfície at é o carbono base.
4- espessura da cam ada x
cam ada t ot al- dist ância da superfície at é o carbono base.
cam ada efet iva- dist ância da superfície at é o pont o onde a dureza é 550hv.
profundidade da cam ada em função do t em po e t em perat ura de cem ent ação.
1 0 .2 .1 Cem ent ação sólida ( cem ent ação em caixa)
cem ent ação sólida é um processo no qual o m onóxido de carbono ( co) originado de um com post o sólido ( carvão de m adeira ou coque) se decom põe em carbono nascent e ( c) e dióxido de carbono ( co2) .
pode- se observar pela equação acim a que o gás cem ent ant e é o m onóxido de carbono ( co) . a quant idade desse gás é função da t em perat ura. a 900 ° c, que é um a t em perat ura com um em cem ent ação, o equilíbrio est á em t orno de 96% co e 4% co2.
a quant idade de co a um a dada t em perat ura pode ser aum ent ada pela adição de cat alizadores, t ais com o carbonat o de bário ( baco3) , carbonat o de cálcio ( caco3) e carbonat o de sódio ( na2co3) no carvão.
m ist uras cem ent ant es com 10% de carbonat o de bário dão bons result ados. pode- se adicionar ao carvão de m adeira cerca de 20% de carvão coque ( carvão m ineral dest ilado) para obt er m elhor condut ividade t érm ica e boa resist ência ao calor.
1 0 .2 .2 Cem ent ação líquida
cem ent ação líquida é um processo no qual o m eio cem ent ant e é um sal fundido. est e sal pode ser a base de cianet o, o qual int roduz carbono e nit rogênio ou sal sem cianet o, o qual int roduz som ent e carbono.
1 0 . 2 . 2 .1 .cem ent ação líquida sem cianet o 1 0 .2 .2 .2 cem ent ação líquida com cianet o 1 0 .2 .2 .3 profundidade da cam ada cem ent ada com posição de banhos para cem ent ação líquida.
1 0 .2 .2 .4 . Gradient e de carbono
a figura 16 m ost ra o gradient e de carbono para o aço 1020 em função do t em po e t em perat ura de cem ent ação.
% de carbono
Dist ância abaixo da superfície
Gradient es de carbono por cem ent ação líquida para o aço 1 0 2 0 a 8 4 5 ° c.
1 0 .2 .3 .Cem ent ação gasosa
cem ent ação gasosa é um processo no qual os m eios cem ent ant es são gases hidrocarbonet os e líquidos hidrocarbonet os facilm ent e vaporizados.
a at m osfera do forno é const it uída por um gás de arrast e endot érm ico m ais gás cem ent ant e m et ano ( ch4) ou o propano ( c3h8) .
são ut ilizados com o gases cem ent ant es o gás nat ural const it uído basicam ent e de m et ano ( 80 a 90% ) e et ano ( 10 a 20% ) , o gás de coqueria, but ano com ercial ( 93 % de c4h10 e 7 % de c3h6) , propano com ercial ( 2,5 % de c2h6, 96 % de c3h8 e 15 % de c4h10) e m ais recent em ent e o álcool et ílico volat ilizado ( c3h5oh) .
os gases de arrast re são const it uídos da seguint e m ist ura: n2 ( 40 a 97% ) , co( 1,5 a 35 % ) , co2 ( 0 a 5 % ) , h2 ( 1 a 39 % ) e ch4 ( 0 a 1 % ) .
1 1 . N it ret ação.
1 1 .1 .I nt rodução.
nit ret ação é um t rat am ent o de endurecim ent o superficial que consist e na int rodução de nit rogênio at ôm ico na superfície do aço.o t rat am ent o é realizado em t em perat uras com preendidas ent re 500 e 570
° c, onde o nit rogênio at ôm ico se difunde na fase ferrit a.
as principais propriedades dos aços nit ret ados são:
- alt a dureza superficial ( 86 a 70 hrc) e resist ência ao desgast e.
- alt a resist ência à fadiga.
- alt a est abilidade dim ensional.
- resist ência à corrosão m elhorada.
a profundidade da cam ada nit ret ada depende do t em po e da t em perat ura de t rat am ent o, da at ividade do nit rogênio e da com posição do aço.
t rês são os m ét odos de nit ret ação: gasoso, líquido ( banho de sal ) e pó.
1 1 .2 .1 . N it ret ação a gás .
consist e na int rodução de um a at m osfera rica em nit rogênio, a um a cert a t em perat ura, geralm ent e am ônia - nh4.
nest e processo a am ônia decom põe- se parcialm ent e em nit rogênio e est e com bina- se com os elem ent os de liga do aço form ando nit ret os de elevada dureza.
nh4 - - - > n ( no aço) + h ( nit ret o)
o nit rogênio at ôm ico é absorvido pela superfície do aço.
as superfícies das peças para nit ret ar devem est ar com plet am ent e lim pas. para isso as peças devem ser subm et idas a lim peza t ais com o desengorduram ent o, decapagem ,et c...
nest e processo a difusão do nit rogênio no aço é lent a. geralm ent e o t em po de perm anência varia de 15 a 30 horas, respect ivam ent e para cam adas da ordem de 0.10 à 0.25m m de profundidade.
