Aula IX Tratamentos Termoquímicos

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22/05/2016 
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Tratamentos Termoquímicos 
Disciplina: Engenharia de Materiais Metálicos 
Curso: Engenharia Mecânica 
Universidade Federal de São João Del Rei 
Cementação 
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Cementação 
Processo de Difusão 
• 1a Lei de Fick 
 
 
• 2a Lei de Fick 
 
 
• Coeficiente de Difusão 
 
dx
dC
DJ 
2
2
x
C
D
t
C










 

RT
Q
DD exp0
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UMA solução da segunda lei 









Dt
x
erf
CC
CC
S
X
2
1
0
0
- Sólido semi-infinito de superfície plana 
- C = Co para qualquer x quando t = 0 
- Para t > 0, C = Cs para x = 0 e C = Co para x = infinito 
 
Função erro 
z erf(z) z erf(z) z erf(z) 
0 0.0000 0.55 0.5633 1.3 0.9340 
0.025 0.0282 0.60 0.6038 1.4 0.9523 
0.05 0.0564 0.65 0.6420 1.5 0.9661 
0.10 0.1125 0.70 0.6778 1.6 0.9763 
0.15 0.1680 0.75 0.7111 1.7 0.9838 
0.20 0.2227 0.80 0.7421 1.8 0.9891 
0.25 0.2763 0.85 0.7707 1.9 0.9928 
0.30 0.3286 0.90 0.7969 2.0 0.9953 
0.35 0.3794 0.95 0.8209 2.2 0.9981 
0.40 0.4284 1.00 0.8427 2.4 0.9993 
0.45 0.4755 1.1 0.8802 2.6 0.9998 
0.50 0.5205 1.2 0.9103 2.8 0.9999 
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Potencial de Carbono 
Problema recomendado 
• Qual o tempo necessário para que o teor de 
carbono a 0,5 mm da superfície de uma peça 
de aço 1020 chegue a 0,8% ? O potencial de 
carbono na superfície da peça é de 1% e a 
temperatura 1000oC. 
 Considere a Do= 6,2x10-7m2/s e Q=80kJ/mol 
Itens 5.4 e 5.5 do Callister 7ª edição 
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Técnicas de Cementação 
- Caixa: carvão vegetal + BaCO3 (Na2CO3) 
 
- Líquida: NaCN ou KCN 
 
- Gás: CO/CO2 (hidrocarbonetos: metano, GLP) 
 
- Plasma: hidrocarbonetos + H2 , ddp de kV 
Cementação a Plasma 
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Outros TTos Termoquímicos 
-Nitretação 
-Líquida: cianetos + carbonatos 
-Gasosa: N2, NH3 
- Plasma: N2, NH3 + H2 , ddp de kV 
 
-Carbonitretação 
-Gasosa: amônia e hidrocarbonetos 
-Líquida: cianetos + cianatos (cianetação) 
-Plasma: nitrogênio, metano, hidrogênio, ddp de kV 
 
- Boretação (~ 100 micrometros de 1800 a 2100 HV) 
-Caixa : carbeto de boro + ativadores (BaF2, NH4Cl ou KBF4) 
-Gás ou Plasma: com adição de BCl3 
 
Conceitos importantes 
- Tratamento Superficial 
- Resistência ao desgaste 
- Concentração variável na superfície 
- diferença entre função erf(z) e z 
Perguntas importantes 
- O material aumenta de tamanho? 
- Pode ser considerado um revestimento? 
- O que acontece com os átomos de carbono que passam 
da atmosfera pro material? 
- Após o processo, como se comporta a concentração do 
elemento químico relacionado ao tratamento no material?