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TratamentosTermoqumicosso tratamentos que visam o endurecimento superficial dos aos, pela modificao parcial da sua composio qumica e aplicao simultnea de um tratamento trmico (Vicente Chiaverini)

Tal processo advm de uma real necessidade na indstria metal mecnica, que necessita de uma pea com boa resistncia ao choque a de dureza elevada na superfcie, mas com um ncleo dctil e tenaz. Termo DifusoEm relao aos materiais metlicos os tomos esto arranjados em uma determinada estrutura cristalina, que em funo da composio qumica e da temperatura. Esses tomos se movimentam, e a essa movimentao que se d o nome de difuso, que um fenmeno termicamente ativado.

Tipos de Tratamentos Termoqumicos

Existem diversos tipos de tratamentos trmicos, contudo, os mais importantes so:

Cementao; Nitretao; Cianetao; Carbonitretao; Boretao.A cementao um tratamento que consiste em aumentar a porcentagem de carbono numa fina camada externa da pea.

A cementao feita aquecendo-se a pea de ao de baixo teor de carbono, junto com um material rico em carbono (carburante).

Quando a pea atinge alta temperatura (750C a 1.000C) passa a absorver parte do carbono do carburante. Quanto mais tempo a pea permanecer aquecida com o carburante, mais espessa se tornar a camada.

Cementao

Tempo X ProfundidadePrincipais Reaes Qumicas no Processo de Cementao.2CO + 3Fe Fe3C + CO2CH4 + 3Fe Fe3C + 2H2

Os gases promotores da formao de Fe3C so o CO e o CH4. Partindo-se de gases ricos em CO e CH4 ocorre a cementao.

Cementao Slida

Neste processo, a substncia carboncea, ou seja, fornecedora do carbono, slida, constituda das chamadas misturas carburizantes. As misturas mais usadas incluem carvo de madeira, aglomerado com 5 a 20%, por meio de leo comum ou leo de linhaa, com substncia ativadora, que pode ser, entre outras, carbonato de sdio, carbonato de potssio, carbonato de clcio ou carbonato de brio.

Cementao Lquida

Nacementao lquida, as peas so imersas em um banho de sal fundido, em temperaturas na faixa de 840 a 955C. Ocorre uma srie de reaes qumicas que resultam na difuso superficial do carbono. Um dos sais mais usados o cianeto de sdio (NaCN).

Cementao GasosaNacementao gasosao carbono fornecido por um gs de hidrocarboneto como propano, etano, metano. Em geral, o gs parcialmente oxidado em um dispositivo denominado gerador para produzir uma atmosfera de CO e H2, que fornecida ao forno.

Tratamento termoqumico de endurecimento superficial, baseado na introduo de nitrognio em sua superfcie. O processo se realiza, expondo a pea em uma atmosfera do forno rica em nitrognio.A temperatura onde se d o processo de nitretao sub-austentica (500 a 600 C), portanto, sem os problemas de tenses, distores, e sem necessidade de tratamento posterior.

Nitretao

Tempo X EspessuraNitretao Gasosa

O endurecimento promovido pelo Nitrognio presente no gs o qual se difunde a partir da superfcie das peas para seu interior, formando nitretos de elevada dureza e resistncia ao desgaste .

Nitretao Liquda ou a banho de SalConsiste em submeter as peas num banho de sal fundido base de cianeto de sdio e potssio. O resfriamento se faz em gua at a temperatura ambiente.

Nitretao Por PlasmaNeste processo, o nitrognio puro sobreaquecido no plasma.Outros gases podem tambm ser utilizados, embora o conceito geral envolva a criao de ons de nitrognio, que podem ento se ligar com o metal.

Caractersticas dos processos de NitretaoCianetao

Consiste em aquecer o ao , em sal fundido, de modo que a superfcie do ao absorva carbono e nitrognio simultaneamente .A cianetao produz uma camada dura e resistente ao desgaste. empregado quando se deseja uma pelcula dura (at 0,3mm de espessura) com um tempo de tratamento rpido (1 hora no mximo ). aplicvel tanto nos aos comuns como aos especiais, entretanto o teor de carbono deve ser baixo (at 0,2% no mximo).

Cianetao

Banhos de sal:

30 a 97% de cianeto de sdio 2 a 40% carbonato de sdio 0 a 30% de cloreto de sdio

Temperatura de Tratamento: 760 e 870C

Os equipamentos utilizados so os mesmos empregados na cementao lquida.

Desenho esquemtico de um tipo de forno de banho de sal

A profundidade de penetrao do carbono e do nitrognio , variam com a temperatura e o tempo.

Cianetao

Vantagens & Desvantagens

Vantagens

Tempo rpido do tratamento ( no mximo 1 hora )

Consequncia melhor economia.

Desvantagens

Risco de Asfixia nesse mtodo ;O cianeto um composto qumico que contm o grupo ciano,CN, com uma ligao tripla entre o tomo de carbono e o tomo de nitrognio .Os cianetos se ligam a outros metais como sdio ou potssio, atravs do nitrognio, e so muito txicos ;Ao entrarem em contato com o corpo humano, eles se juntam a ctions de metais de algumas enzimas importantes e no as deixam realizar suas funes.

Desvantagens

Os cianetos se ligam ao ferro de umas enzimas que so muito importantes para a respirao, e isso acaba obrigando o organismo a comear a respirar anaerobicamente e fazer fermentao ltica. Com isso, as clulas ficam com falta de oxignio e seu organismo cheio de cido ltico. Se o cianeto intoxicar as clulas do sistema nervoso , a pessoa no consegue mais respirar e morre. ( Exemplo : Espuma da boate KISS no Rio Grande do Sul ) .Carbonitretaocarbonitretao uma forma modificada de cementao e nitretao que consiste na introduo de propano e amnia na atmosfera gasosa. O nitrognio contido na amnia difunde na superfcie da pea, simultaneamente, com o carbono, e abaixa a velocidade critica do resfriamento.A carbonitretao feita com temperatura mais baixa (pelo menos 55oC ou 100oF) e tempo mais curto (meia hora ou mais) do que a cementao

O processo da carbonitretao ocorre em trs etapas: na primeira h fornecimento de gs endotrmico, o qual cria as condies propcias para as duas etapas seguintes; na segunda h fornecimento de gs propano, como fonte de carbono, e na terceira, amnia como fonte de nitrognio. Esta sequncia d pea maior temperabilidade. Por isto mesmo, seguida de tmpera.

A carbonitretao geralmente preferida para peas pequenas que requerem resistncia fadiga e dureza superficial elevada.

BoretaoO boro se difunde na superfcie do material tratado, formando boreto de ferro. Pode-se tratar qualquer tipo de ao. As peas so colocadas em uma caixa de ao contendo granulado de boro. A temperatura varia de 800 a 1050 C. O objetivo da boretao aumentar a dureza superficial em torno de 1800 a 2000 HV, melhorar a resistncia ao desgaste e corroso de cidos.

A boretao um processo no qual ocorre a difuso de tomos de boro para dentro da superfcie formando um complexo de boretos (Fe2B). O boro preenche os espaos no substrato criando uma totalmente nova liga de boro e ferro.

Dependendo da aplicao, a espessura da camada de boreto varia de 20 a 300m e resulta no aumento da vida til da pea em mltiplas vezes

Indstrias mais comuns:

-Petrleo e gs, -Equipamentos para agricultura, -Automotiva, -Estampagem, -Txtil, -Moldagem por injeo e extruso.Peas mais comuns:

Componentes de vlvulas - comportas, assentos, esferas, hastes, vlvulas reguladorasComponentes de bombas - alojamentos de impulsores, corpos, mbolos, cilindrosEquipamentos para agricultura - cortadores de colheitadeira, separadores, transferidores de safra, componentes de corteAutomotiva - bombas de motor a diesel, engrenagensEstampagem - matrizes, ferramentasTxtil - tambores com ranhurasProcessoSubstncias utilizadasFaixa de Temperatura (C)Profundidade da Camada (mm)Tempo (horas)Tipo de AoVantagensDesvantagensCementao gasosaGs natural, propano, lcool etlico, N2, CO, CO2, H2, CH4870 - 9500,4 a 2,02 a 241, 2 Mais limpo que por via slida. Melhor controle da camada. Rpido, adequado p/ produo contnua. Alto custo de equipamento. Pessoal habilitado.Nitretao a gsNH3, N2500 - 5700,2 a 0,710 a 803,5, 6 No necessita tmpera posterior. Alta dureza superfcial. Melhora da resistncia fadiga e corroso. Perda de dureza com aquecimento menor que na cementao. No pode ser aplicada ao ao carbono. Muito lento.CarbonitretaoOs mesmos gase que da cementao a gs + amnia700 - 9000,07 a 0,700,5 a 61, 2 Perda de dureza com aquecimento menor que na cementao. Maior resistncia fadiga e ao impacto que na cementao. Mais limpo que a cianetao, sendo mais fcil aplicar em peas com furos e formas intricadas. Maior distoro que a cianetao. Camadas endurecidas menores que na cementao.BoretaoBoro ou seus compostos nas formas slidas, lquidas ou gasosas.800 - 10500,010 a 0,3001 a 81, 2, 3, 4 Altssima dureza superficial. Aumenta a resistncia corroso por cidos inorgnicos. Alto Custo dos compostos de Boro. Ao no pode conter alumnio ou mais de 1% de silcio. Altissima toxidez de boretao gasosa. Dificil controle da boretao liquida.Observando o quadro comparativo abaixo, podemos observar as vantagens e desvantagens da Boretao:

- Dvidas ??

Obrigado pela ateno!!