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Tratamento Termoquímicos
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Tratamento Termoquímicos
Objetivos:
• adição (difusão) de C, N, B e outros na superfície dos metais (maioria aços).• aumento da dureza superficial ( desgaste, fadiga ) e o núcleo dúctil/tenaz.
Mais utilizados:
CementaçãoNitretaçãoCianetaçãoCarbonitretação
NitrocarbonetaçãoBoretaçãoTermorreaçãoAluminização
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Tratamentos termoquímicos e durezas
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Tratamento Termoquímicos
Cementação
Introdução de carbono na superfície do aço.
Aços baixo C (< 0,30 %p) e baixo C baixa liga. ex. SAE 1010, SAE 1215, SAE 8620, SAE 9310.
Temperatura de cementação: 815-950 °C
Pode ser feita via:
Sólida, Gasosa, Líquida, Vácuo ou Plasma
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Microestrutura de uma camada cementada antes da têmpera.
Cementação
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Cementação Sólida
Vantagens:
• Permite o uso de vários tipos de fornos.• Peças são facilmente usinadas após resfriamento lento.
Desvantagens
• Camada imprecisa (dimensional e composição)• Dificuldade de execução de têmpera direta.• Mais demorada (aquecimento/resfriamento do conjunto caixa peça).
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Cementação Sólida
Espessura de camada cementada em função da temperatura
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Cementação a Gás
Gás carburante (gás natural, propano,butano, álcool volatizado) + Gás diluente para manter a pressão constante (N2, CO2, H2).
Vantagens:
• Processo mais limpo.• Melhor controle da % de carbono na camada.• Mais rápido permite ser executado de forma contínua.• Permite execução de têmpera direta
Desvantagens
• Custo do equipamento.• Requer pessoal mais especializado.
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Cementação a Gás
Esquema de forno para cementação a gás.
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Cementação a gás
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Cementação Líquida
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Cementação Líquida
Sal fundido acima da temperatura A1 (NaCN ou NaCNO ).
Vantagens:
• Camadas com profundidade de penetração em menor tempo.• Proteção contra descarbonetação.• Permite ser executado de forma contínua.• Permite execução de têmpera direta
Desvantagens
• Tóxico.• Requer limpeza da superfície.
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Têmpera dupla, com resfriamento lento após a cementaçãoReduz a austenita retida. É o ciclo que possibilita o maior refino de grãos do núcleo de da camada cementada.
Requer dois aquecimentos adicionais até as temperaturas de têmpera em meio que proteja a peça contra descarbonetação. Favorece a ocorrência de deformações pelas sucessivas sequências de aquecimento e resfriamento.
Têmpera simples da camada cementada com resfriamento lento após a cementaçãoAlém de conferir a camada cementada a dureza desejada, permite a obtenção de núcleos com diferentes teores de resistência e tenacidade, segundo a temperatura de têmpera adotada. Temperaturas de têmpera mais elevadas produzirão núcleos mais resistentes e menos tenazes.
Requer um aquecimento adicional até a temperatura de têmpera em meio que proteja a peça contra descarbonetação. Favorece a ocorrência de deformações, acentuando-se essa tendência para temperaturas mais elevadas.
Têmpera diretaSimplicidade. Não requer aquecimentos subsequentes nem proteção contra descarbonetação.Tendência a apresentar austenita retida no caso dos aços ligados.
Tratamento TERMOQUÍMICOS
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Austenita Retida
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Tratamento SuperfíciaisNitretação
Adição de N na superfície de componentes para aumento da dureza pela formação de nitretos
•Aquecimento em campo ferrítico (500-590ºC) – facilidade de difusão do N.
•Não é necessária a têmpera (aço já pode estar temperado e revenido)
•Melhora a resistência à fadiga,corrosão (exceto aço inoxidável).
•Superfície resistente ao amolecimento.
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Tratamento Superfíciais
Nitretação
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Nitretação
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Nitretação
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Nitretação
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Nitretação
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Nitretação
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Nitretação Gasosa
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Nitretação Gasosa
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Nitretação Líquida
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Nitretação a Plasma
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Nitretação a Plasma
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Nitrocementação
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Boretação
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Boretação
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Boretação
Realizada 700 – 1000 °C entre 1 -12 h em contato com agente boretante
Líquida N2B4O7 (Bórax)Sólida B4C ou boro puro Gás BCl3
Forma Fe2B (preferível) na superfície do aço; FeB (trinca fácil, esfoliação)
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Boretação
Vantagens:
• Alta dureza 1400 - 2400 HV.• resiste á corrosão por ácidos inorgânicos.• baixo coeficiente de atrito (não necessita lubrificação ex. matriz de extrusora).• Uso em vários tipos de aços (ao C, baixa liga, aços ferramentas, aços inoxidáveis)Desvantagens:
• Boretação sólida não permite automação (lenta e cara).• Alta dureza da camada limita usinagem final (só com diamante).• Menor resistência à fadiga comparada à cementação e nitretação.• T. Térmico posterior somente em forno a vácuo.
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Boretação
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Boretação
•Tooling Hot forging dies•Wire drawing dies•Extrusion dies•Straightening Rolls•Ingot molds
•General Components •Nozzles•Plungers•Gears•Shafts•Rollers
•Oil & Gas Components Production tubing•Valve components•Valve fittings•Metal seals•Coal/Oil burner nozzles
•MiscellaneousTurbine components•Pump impellers•Ball valves & seats•Shaft protection sleeve•Guide bars
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Tratamentos Termorreativos - TRD
Elementos formadores de carbonetos, nitretos, carbonitretos (V, Nb, Ta, Cr, W e Mo) reagem com o carbono e nitrogênio da peça.
Temperatura do tratamento: 850 a 1050 °C
Aços com baixo c são cementados antes do tratamento.
Dureza alcançada 3000 a 4000 HV ex. CBN
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Tratamento SuperfIciais
Aluminização- Melhora a resistência a oxidação
Cementação em caixa/Pack cementation: - Difusão de Al + oxidaçãoT>1100C
Pack mistura:Al AtivadorAlumina
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Tratamentos termoquímicos - Questões
1) Por que os aços são cementados?
2) Qual a principal vantagem da cementação a gás em relação à cementação sólida e cementação líquida ?
3) Descreva o processo de carbonitretação.
4) Quais as principais razões para a nitretação de um aço?
5) Cite duas vantagens e duas desvantagens da Boretação.
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Nitrocementação