Tratamentos-termoquímicos

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TRATAMENTOS TÉRMICOS Tratamentos Termoquímicos
Cementação
Principais Agentes Cementantes:
• monóxido de carbono CO
• metano CH4
Características:
• metal utilizado: aço com baixo teor de 
carbono (usual ~ 0,2%C)
• teor de carbono na superfície após o 
processo: ~0,8 a 1,0%C
• difusão de carbono na fase austenítica 
• tratamento realizado a altas temperaturas:
850ºC a 950ºC - usual ~ 925ºC
Propriedades da Peça:
• superfície resistente ao desgaste e núcleo 
dúctil, levando a alta resistência ao impacto
e resistência à fadiga (após têmpera)
TRATAMENTOS TÉRMICOS Tratamentos Termoquímicos
Cementação
Profundidade de Cementação x Temperatura x Tempo
Exemplo:
Profundidade x Tempo
não cementado cementado - 1h
cementado - 2h cementado - 4h
TRATAMENTOS TÉRMICOS Tratamentos Termoquímicos
Cementação
Profundidade de Cementação x Temperatura x Tempo
Exemplo:
Profundidade x Tempo
não cementado cementado - 1h
cementado - 2h cementado - 4h
Meio
Carburante
+Carbono
Oxigênio
Difusão
TRATAMENTOS TÉRMICOS Tratamentos Termoquímicos
Cementação
Profundidade de Cementação x 
Temperatura x Tempo
Meio
Carburante
+Carbono
Oxigênio
Difusão
superfície
cementada
região de
transição 1
região de
transição 2
região não atingida
pela cementação
região
central
TRATAMENTOS TÉRMICOS Tratamentos Termoquímicos
Cementação
Exemplo:
Aço Baixo Carbono
Cementado e Recozido
amostra (f = 3/4”)
embutimento
região afetada
pela cementação
perlita
200mm 200mm200mm200mm 200mm
perlita
ferrita
perlita
ferrita
perlita
ferrita
perlita
ferrita
superfície
cementada
região de
transição 1
região não atingida
pela cementação
região
central
TRATAMENTOS TÉRMICOS Tratamentos Termoquímicos
Cementação
Exemplo:
Aço Médio Carbono
Cementado e Temperado
amostra (f = 3/4”)
embutimento
região afetada
pela cementação
martensita
200mm 200mm200mm 200mm
ferrita
martensita
ferrita
martensita
ferrita
martensita
20mm
20mm
detalhe martensita
centro
superfície
TRATAMENTOS TÉRMICOS Tratamentos Termoquímicos
Cementação
Exemplo:
Aço Baixo Carbono
Cementado e Temperado
martensita e
austenita retida
ferrita, perlita
e bainita
ferrita e
perlita
superfície
alterações associadas
ao teor de carbono e à
velocidade de resfriamento
50mm
TRATAMENTOS TÉRMICOS Tratamentos Termoquímicos
Cementação Sólida
Meio Carbonetante:
• carvão vegetal e/ou mineral
• óleo comum ou de linhaça
mistura carburizante
Principais Reações:
• C + O2 ® CO2
• CO2 + C ® 2CO 
• 2CO ® C + CO2
Substância Ativadora:
• carbonato de bário BaCO3 Þ
• carbonato de sódio Na2CO3
BaCO3 ® BaO + CO2 ou
BaCO3 + C ® BaO + 2CO
Ü monóxido de carbono
Espessura da Camada Cementada:
• podem ser superiores a 2 mm
TRATAMENTOS TÉRMICOS Tratamentos Termoquímicos
Cementação a Gás
Meio Carbonetante:
• gás natural
• gás de coqueria
• hidrocarbonetos
Principais Reações:
• 2CO « C + CO2
• CO + H2 « C + H2O
• CH4 « C + 2H2
Principais Agentes Carbonetantes:
• monóxido de carbono CO
• metano CH4 
• etano C 2H6
• propano C 3H8
• C2H6 « C + xCH4 + yH2
• C3H8 « C + xC2H6 + yCH4 + 2H2
TRATAMENTOS TÉRMICOS Tratamentos Termoquímicos
Cementação Líquida
Meio Carbonetante:
• sais à base de cianeto
Principal Agente Carbonetante:
• cianeto de sódio NaCN
• cianeto de bário Ba(CN)2
Principais Reações:
• 2NaCN « Na2CN2 + C
• Ba(CN)2 + 3Fe ® Fe3C + BaCN2
• 3Fe + C ® Fe3C
Espessura da Camada Cementada:
• banhos de baixa temperatura: 0,08mm a 0,8mm
• banhos de alta temperatura:0,5mm a 3mm (até 6mm)
TRATAMENTOS TÉRMICOS Tratamentos Termoquímicos
Cementação - Têmpera das Peças Cementadas
Tipos:
• têmpera direta
• têmpera simples
• têmpera dupla
TRATAMENTOS TÉRMICOS Tratamentos Termoquímicos
Nitretação
Características:
• difusão de nitrogênio na fase ferrítica do aço: 
tratamento realizado a temperaturas da ordem 
de 500ºC a 600ºC
• modificação se dá pela formação de nitretos de 
ferro e de elementos de liga presentes no aço 
Propriedades da Peça:
• alta resistência superficial: dureza e desgaste
• resistência à fadiga
• melhor resistência à corrosão
Ü não há necessidade de
têmpera posterior; 
material já temperado e 
revenido
Espessura da Camada Nitretada:
• inferior a 1 mm
TRATAMENTOS TÉRMICOS Tratamentos Termoquímicos
Nitretação - Aplicações
Propriedades da Peça:
• alta resistência superficial: dureza e desgaste
• resistência à fadiga
• melhor resistência à corrosão
TRATAMENTOS TÉRMICOS
Nitretação a Gás
Tratamentos Termoquímicos
Meio/Agente:
• amônia NH3
Principal Reação:
• 2NH3 ® 2N + 3H2 
Exemplo:
Espessura da Camada Nitretada x 
Tempo à Temperatura Considerada 
TRATAMENTOS TÉRMICOS
Nitretação a Gás
Tratamentos Termoquímicos
Meio/Agente:
• amônia NH3
Principal Reação:
• 2NH3 ® 2N + 3H2 
Exemplo:
Espessura da Camada Nitretada x 
Tempo à Temperatura Considerada 
Camada branca
Camada escura
(zona de difusão)
nitretos dispersos
TRATAMENTOS TÉRMICOS
Nitretação
Aços Mais Utilizados para o Processo:
• aços ligados com cromo e molibdênio
• aços ligados com alumínio entre 0,85 a 1,5%
• aços inoxidáveis da série ferríticos
Tratamentos Termoquímicos
TRATAMENTOS TÉRMICOS
Nitretação Líquida
Tratamentos Termoquímicos
Meio/Agente:
• mistura de sais de sódio
e potássio
Exemplo:
Espessura da Camada Nitretada x Tempo à 
Temperatura Considerada (570ºC)
TRATAMENTOS TÉRMICOS
Nitretação Líquida - Alteração nas Propriedades da Peça
Tratamentos Termoquímicos
Exemplo: Aço com 0,15%C
Desgaste Limite de Fadiga
TRATAMENTOS TÉRMICOS Tratamentos Termoquímicos
Carbonitretação
Características:
• difusão simultânea de carbono e nitrogênio
• tratamento realizado a temperaturas da ordem 
de 705ºC a 900ºC
Meio:
• similar ao da cementação à gás com adição de 
amônia
Espessura da Camada Carbonitretada:
• varia de 0,075 mm (75 mm) a 0,75 mm (750 mm)
TRATAMENTOS TÉRMICOS Tratamentos Termoquímicos
Carbonitretação em Banho de Sais ou Cianetação
Características:
• difusão simultânea de carbono e nitrogênio
• tratamento realizado a temperaturas da ordem 
de 760ºC a 870ºC
Meio:
• banhos contendo cianeto (geralmente cianeto
de sódio) 
Espessura da Camada Cianetada:
• varia de 0,10 mm a 0,3 0 mm