Cementação

SUMÁRIO

1- INTRODUÇÃO....................................................................................03

2- CEMENTAÇÃO...................................................................................04

3- PROCESSOS DE CEMENTAÇÃO......................................................05

4- TRATAMENTO TÉRMICO DA CEMENTAÇÃO............................07

5- CONCLUSÃO......................................................................................08

6- BIBLIOGRAFIA...................................................................................09

 

1. INTRODUÇÃO

O processo de cementação é um dos tratamentos térmicos mais antigos de que se tem registro na história, podendo ser encontrados artigos de aço tratado do período de 300 a.C, elaborados provavelmente pelos antigos ferreiros romanos. Desde essa época, o homem já se preocupa em desenvolver processos que lhe garantissem cada vez maior vida útil, resistência e confiabilidade nos componentes produzidos, sempre em busca da máxima reliabilidade durante a aplicação mecânica. Dentre os vários processos de tratamentos térmicos utilizados atualmente, a cementação tem um importante destaque principalmente por permitir a utilização de aços de baixo custo, que após o processo apresentam elevada dureza superficial e excelente tenacidade no núcleo.

2. CEMENTAÇÃO

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.

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.

As peças assim tratadas por cementação seguida de têmpera apresentam elevada dureza na superfície e grande maleabilidade no núcleo (dependendo do tipo de aço). Estas características tornam o processo recomendado a certas peças que requerem muito esforço superficial, como é o caso das engrenagens, de roletes, buchas metálicas, etc..

2.1 Temperatura:

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 responsabilidades 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.

2.2 Tempos

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 h a uma temperatura de 925o C

3. PROCESSOS DE CEMENTAÇÃO:

3.1 Cementação em caixa:

É um método de fácil execução, não necessitando de equipamento sofisticado. Neste processo são utilizados como fonte de carbono materiais sólidos à temperatura ambiente, embora todas as reações que ocorrem durante a cementação sejam gasosas. As peças são colocadas em uma caixa metálica e envoltas pela mistura cementante normalmente composta de uma fonte de carbono, carvão vegetal, coque ou osso e um ativador: carbonato de bário ou carbonato de sódio. O ativador contribui para aumentar a velocidade de fornecimento do CO. Essa cementação é geralmente levada a uma temperatura entre 850º e 950ºC, com a vantagem de ter um enriquecimento superficial de carbono mais rápido e um gradiente de carbono entre a superfície e o centro mais gradual. A profundidade de penetração do carbono pode atingir 2mm ou mais. O processo pode utilizar vários tipos de fornos, não exige atmosfera protetora, diminui a tendência ao empenamento das peças por elas estarem sustentadas na mistura carbonizante sólida. Porém, não recomendável para camadas cementadas muito finas, não permite um controle rigoroso do teor de carbono, não indicado para têmpera direta, pois a melhor técnica consiste em tirar as caixas do forno e deixá-las resfriar ao ar.

3.2 Cementação gasosa:

Este processo permite melhor controle do teor de carbono e da espessura da camada cementada e é mais rápido. Mas as reações