Métodos termoquímicos de tratamento

Os tratamentos termoquímicos têm por objetivo alterar as propriedades superficiais do aço. Em geral materiais extremamente duros têm elevada resistência ao desgaste, porém baixa tenacidade/resistência ao impacto. Por outro lado, materiais menos duros, embora mais tenazes, em geral não apresentam boa resistência ao desgaste.

Em peças como engrenagens, deseja-se um núcleo tenaz e uma superfície resistente ao desgaste. Para essa aplicação, aços com baixo teor de carbono são submetidos ao tratamento termoquímico de cementação, que eleva o teor de carbono na superfície, aumentando sua resistência ao desgaste, ao mesmo tempo que preserva a tenacidade do núcleo, mantido com baixo teor de carbono.

Meios para realizar o tratamento: são as fontes de C e N. Podem ser sólidos, líquidos e gasosos. Inicialmente a cementação foi desenvolvida em meio sólido, mas esse não é o meio mais eficiente.

Na atualidade prefere-se meios líquidos e gasosos para a realização de tratamentos termoquímicos, devido à maior velocidade do processo quando realizado com esses fluidos como meios.

Cementação (Carbonetação)

Enquanto no núcleo os aços cementados contêm de 0,15 a 0,25 % de carbono, na superfície o teor de carbono pode ser ajustado para valores entre 0,8 e 1 %.

A cementação pode ser realizada em meio sólido, líquido ou gasoso, também podendo ser utilizado plasma.

O potencial químico do carbono no meio de cementação determina o potencial máximo de carbono que o aço pode atingir e assim o teor de carbono na superfície do material.

O processo de difusão dos átomos de carbono na matriz rica em ferro do aço depende de alguns fatores:

• Temperatura de tratamento.

• Tempo de tratamento (até a saturação).

• Composição química do aço, incluindo o teor de carbono.

• Potencial químico do carbono na superfície da peça.

Cementação Sólida

É o processo mais antigo de cementação, que inicialmente envolvia somente o uso de meios de cementação (cementos) sólidos.

Entretanto, devido à lentidão da cementação sólida e às dificuldades de controle preciso dos resultados obtidos com esse processo, acabou sendo superado por outros processos, como a cementação gasosa e a cementação líquida. Por estes motivos passou a ter aplicação restrita, embora do ponto de vista microestrutural seja uma base para os demais processos.

O tratamento de cementação é realizado acima da zona crítica, no campo austenítico, no qual a solubilidade do carbono no aço é elevada.

Embora a fonte de carbono seja sólida, o carbono é transportado pelo gás que se forma em torno da peça, a qual é envolvida pelo meio de carbonetação. A reação CO2 + C = 2CO é crítica para definir o potencial químico do carbono.

Os cementos sólidos são tradicionalmente constituídos por uma mistura de carvão vegetal moído, porém não