Cementeção

CEMENTAÇÃO

O processo de endurecimento superficial de cementação é o mais utilizado atualmente, e tem permanecido praticamente inalterado ao longo do tempo. Este processo é geralmente utilizado na produção de pistas e roletes de rolamento, engrenagens, buchas e juntas homocinéticas. O método consiste essencialmente no aquecimento da peça envolta em um meio rico em carbono, fazendo com que o carbono difunda para o interior aumentando o teor de carbono da camada superficial. Como o processo envolve a difusão do carbono, é necessário que se dê o tempo necessário para que isto ocorra. Tempos crescentes propiciam maiores espessuras das camadas cementadas. Alguns fatores exercem influência tanto na espessura da camada cementada como na profundidade do endurecimento.

CEMENTAÇÃO SÓLIDA:

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.

CEMENTAÇÃO GASOSA

A cementação gasosa é muito empregada na indústria, porém a limpeza superficial da peça a ser cementada é muito importante. Possibilita o controle do potencial de carbono através do uso de gases que contêm CO, CO2, H2, H2O e CH4. Além do controle do potencial de carbono também é necessário o controle do potencial de oxigênio. Para assegurar uma distribuição adequada de carbono após a cementação é realizado um tratamento de difusão de carbono no campo austenítico. A microestrutura resultante da cementação depende de dois fatores conjugados: variação de velocidade de resfriamento (têmpera) e variação de composição química (difusão de carbono). Assim, há diferentes microestruturas na superfície da peça cementada dependendo da velocidade de resfriamento após a cementação e do teor de carbono.

TEMPERA

Houve um grande avanço tecnológico quando o homem descobriu como conferir dureza ao aço. Os dentes da engrenagem, o engate do trem, o amortecedor do carro, as brocas devem ser fabricados com aço endurecido, para suportarem os esforços a que são submetidos.

A têmpera é um processo de tratamento térmico do aço destinado à obtenção de dureza. Uma têmpera feita corretamente possibilita vida longa à ferramenta, que não se desgasta nem se deforma rapidamente. O processo consiste em aquecer o aço num forno com temperatura acima da zona crítica. Para o aço-carbono, a temperatura varia de 750º a 900ºC. A peça permanece nessa temperatura o tempo necessário para se transformar em austenita. O que distingue essa forma de tratamento é o seu processo de resfriamento. A peça é retirada do forno e mergulhada em água. A temperatura cai de 850ºC para 20ºC. Trata-se de um resfriamento brusco. Quando a austenita é resfriada muito rapidamente, não há tempo para que se transformar em ferrita, cementita ou perlita. A austenita se transforma num novo constituinte do aço chamado martensita. Vimos que ao aquecer o aço acima da zona crítica, o carbono da cementita (Fe3C) dissolve-se em austenita. Entretanto, na temperatura ambiente, o mesmo carbono não se dissolve na ferrita. Isso significa que os átomos de carbono se acomodam na estrutura CFC de austenita, mas não se infiltram na estrutura apertada - CCC - da ferrita. No resfriamento rápido em água, os átomos de carbono ficam presos no interior da austenita. Desse modo, os átomos produzem considerável deformação no retículo da ferrita, dando tensão ao material e aumentando sua dureza.

As temperaturas de aquecimento devem proporcionar a autenitização do aço, pois só assim é possível obterá martensita no resfriamento posterior. As temperaturas, os meios de resfriamento e as durezas resultantes para aços carbono são:

0,30%C - 900-975 °C – água – 50 RC

0,35%C – 900 °C – água – 52 RC

0,40%C – 870-900 °C – água – 55 RC

0,45%C – 870-900 ºC – água – 58 RC

0,50%C – 870 °C – água – 60 RC

0,60%C – 850-875 °C – água – 64 RC

- óleo – 62 RC

Tabela:

Aço ferramenta temperável em água

Procedimento: o aço é aquecido à temperatura usual de têmpera , 780 ºC em atmosfera neutra para evitar a descarbonetação. O meio de resfriamento é água fria ou solução salina a 10% para a máxima dureza. Agitação intensa é necessária para assegurar o resfriamento rápido, para evitar o aparecimento regiões moles. Com este procedimento a profundidade de endurecimento é de aproximadamente 3 mm.

A espessura do endurecimento pode ser aumentada até aproximadamente 6 mm se a temperatura da têmpera for elevada para 870 ºC. Entretanto o aumento da temperatura de têmpera causa a perda de tenacidade.

O processo é seguido por revenimento em temperatura de 150- 250ºC para obtenção da dureza desejada.

Aço ferramenta temperado em Óleo

Procedimento: o aço é pré-aquecido a 650-700 ºC para equalização de temperatura antes do aquecimento até a temperatura de austenização. Este passo permite manter a estabilidade dimensional. Segue-se o aquecimento até

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