Tratamentos térmicos

Processos mais utilizados:

1- Cementação Sólida:

Na cementação sólida a peça é envolvida em uma mistura de carvão vegetal granulado e reagente. Um método adequado como uma caixa, mantém o conjunto que recebe o aquecimento.

Neste processo, as peças de aço são colocadas em uma caixa metálica geralmente de aço – liga resistente ao calor, em presença das chamadas misturas carburizantes. As misturas mais usadas apresentam os seguintes constituintes:

Carvão vegetal 53 a 55 %

Coque 30 a 32 %

BaCO3 (carboneto de bário) 13 a 17 %

Existem misturas carburizantes. A mistura acima é a mais comum.

O mecanismo de cementação sólida é o seguinte:

1o as temperaturas são elevadas a temperatura de por exemplo 900 oC, o carbono combina-se com o oxigênio do ar inicialmente presente no carvão de madeira e no ar.

2o o CO2 reage com o carbono do carvão incandescente.

CO2 + C  2 CO

3o O CO por sua vez reage com o Fe do aço introduzindo-lhe carbono e formando mais CO2

4o 3 Fe + 2 CO  Fe3C + CO2

5o Este CO2 reage novamente com o carbono do carvão incandescente, produzindo novo CO.

A cementação sólida é geralmente realizada a temperaturas que variam entre 850 oC a 950 oC. Entretanto, como já experimentado, recentemente pode-se elevar a temperatura para 1000 oC, sem que se criem problemas em relação ao crescimento de grão, face ao tempo mais curto à temperatura e aos tipos modernos de aços usados.

Na cementação sólida, pode-se atingir profundidade de cementação até 2 mm. Devido as dificuldades de controle. não se deve procurar cementar abaixo de 0,65 mm.

De qualquer modo, a cementação sólida ê um processo que continua sendo grandemente usado, principalmente devido aos aperfeiçoamentos que nele têm sido introduzidos.

A cementação sólida tem, entre outros, os aspectos positivos:

• Simplicidade;

• Baixo custo dos dispositivos e materiais;

• Menor tendência ao empenamento.

Como aspectos negativos podemos destacar:

• É um método pouco para produção em larga escala;

• Tem pouca flexibilidade;

• Não há controle preciso de temperatura;

• Não há controle preciso de profundidade da camada.

2- Cementação Líquida:

É realizada mantendo-se o aço à temperatura de Austenitização num banho de sal fundido, com composição adequada para promover o enriquecimento superficial de carbono. Os banhos carburizantes líquidos apresentam as composições indicadas na tabela abaixo:

Constituinte Composição do banho em %

Camada de pequena espessura

Baixa temperatura (840 a 900 oC) Camada de grande espessura

Alta temperatura (900 a 955 oC)

Cianeto de sódio

Cloreto de bário

Outros sais alcalinos

Cloreto de potássio

Cloreto de sódio

Carbonato de sódio

Aceleradores outros

Cianeto de sódio 10 à 23

0 à 40

0 à 10

0 à 25

20 à 40

30 máximo

0 à 5

1,0 máximo 6 à 16

30 à 55

0 à 10

0 à 20

0 à 20

30 máximo

0 à 2

0,5 máximo

Dentre esses aceleradores, incluem-se o dióxodo de manganês, óxido de boro, fluoreto de sódio e carboneto de silício, que nada mais são que compostos de metais alcalinos ferrosos.

Como se vê pela tabela acima , considerando-se geralmente dois tipos de banhos para cementação líquida, aqueles para camadas de pequena profundidade e aqueles para camadas de grande profundidade. Em geral, um tipo de banho se distingue do outro mais pela temperatura de operação do que pela composição química.

Mecanismo da cementação líquida

Algumas das reações são as seguintes:

2 NaCN  Na2CN2 + (C)

NaCN + CO2  NaNCO + (CO)

3Fe + 2 (CO)  Fe3C + CO2

3Fe + (C)  Fe3C

Vantagens da cementação líquida

1. Rapidez de operação, permitindo a obtenção de apreciável profundidade em tempo relativamente curto.

2. Diminuição de tempo gasto para pré - aquecimento das peças as quais entram diretamente em contato com o meio liquido, ã temperatura de cementação, não necessitando mais do que poucos minutos para atingir a temperatura do banho.

3. Proteção completa contra descarbonetação.

4. Não necessita de limpeza posterior, salvo no caso da temperatura em óleo.

5. Maior controle da profundidade.

6. Possibilidade de operação continua, pela colocação ou retira- da das peças.

7. As peças podem ser retiradas do banho e ser temperadas imediatamente. (Têmpera Direta).

8. Menor probabilidade de empenamento.