A cementação e a nitretação são processos de tratamento térmico que melhoram as propriedades dos materiais metálicos, mas diferem em sua abordagem. Enquanto a nitretação introduz nitrogênio na superfície do material, formando nitretos, a cementação envolve a introdução de carbono, formando carbonetos.
O processo de cementação, ao mesmo tempo em que apresenta a maior profundidade endurecida e a maior dureza superficial, apresenta também a maior deformação e o maior custo. O processo de nitretação líquida, por outro lado, apresenta o menor custo e a menor deformação, porém a menor profundidade endurecida.
A cementação é um processo termoquímico no qual ocorre o acréscimo de carbono a aços com baixo teor de carbono, causando a elevação aproximada de 1%, a uma profundidade estipulada.
Processo de nitretação é o procedimento que aufere a conexão do nitrogênio a um metal, objetivando torná-lo mais duro. Trata-se de uma técnica industrial que produz cementação, em que inclui a formação de uma pequena camada de liga robusta na parte externa do objeto metálico.
A Cementação enriquece a superfície com carbono, a Têmpera aumenta a dureza e a resistência em toda a estrutura, e o Revenimento equilibra a dureza com a tenacidade e a ductilidade do material.
AULA 07 - Endurecimento superficial (Cementação e Nitretação)
Qual o objetivo da cementação?
O principal objetivo da cementação é melhorar as propriedades mecânicas do material, conferindo maior dureza à superfície. Ao aumentar a dureza, a peça torna-se mais resistente ao desgaste, abrasão e fadiga, o que prolonga sua vida útil e reduz a necessidade de substituições frequentes.
A peça metálica passa por um endurecimento uniforme da superfície com uma profundidade de penetração situada entre 0,3 e 0,5 mm e, portanto, tem uma resistência muito elevada à corrosão. É de notar que, após um tratamento de nitruração, não é necessário a têmpera.
Nitretação: Este aço pode ser nitretado para elevar a resistência ao desgaste pelo endurecimento superficial. Para a nitretação o componente deve ser no estado recozido. A nitretação pode ser por processo gasoso ou de plasma. A presença da Camada Branca é imprescindível, com uma espessura superior a 12 μm.
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 1045, com seu maior teor de carbono, oferece melhor resistência ao desgaste e maior durabilidade em aplicações que envolvem cargas pesadas ou impactos. Em contraste, o 1020 é mais fácil de trabalhar e oferece boa durabilidade para aplicações menos exigentes.
A principal função da nitretação é melhorar as propriedades dos materiais metálicos, tornando-os mais resistentes e duráveis. Ao introduzir nitrogênio na superfície do material, a camada de nitretos formada aumenta a dureza, a resistência ao desgaste e a resistência à corrosão.
Para a realização do processo de cementação, a peça é envolvida em um meio rico em carbono, sendo aquecida durante determinado período de tempo, a uma temperatura específica. Essa temperatura faz com que os átomos de carbono sejam transferidos para a superfície da peça, o que melhora suas propriedades.
As temperaturas de nitretação variaram entre 480°C e 560°C, por tempos entre 1 hora e 16 horas. A caracterização microestrutural utilizou as técnicas de microscopia óptica e de difração de raios X. As durezas do substrato e da superfície foram determinadas pelo método de dureza Rockwell e por microdureza Vickers.
A36 é um aço de baixo carbono. Isso permite que seja facilmente usinado, soldado e formado, tornando-o extremamente útil como um aço de uso geral. O baixo teor de carbono também evita que o tratamento térmico tenha muito efeito no aço A36. O aço 1020 também é um aço de baixo carbono e de uso geral.
A cementação pode ser realizada a 880-920ºC e a carbonitretação a 800-875ºC. O endurecimento da caixa cementada seria realizado a 780-820ºC, seguido por uma têmpera em água e um tratamento de revenimento a 150-200ºC para melhorar a tenacidade da caixa com um efeito mínimo em sua dureza.
Os tubos de aço SAE 1010 são um tipo de aço carbono com 0,10% de carbono. Esses tubos de aço possuem uma relativa baixa resistência mecânica, mas podem ser temperados e revenidos para aumentar a sua resistência.
Quais são os efeitos da nitretação em banho de sal no aço?
A nitretação convencional em banho de sal é um tratamento termoquímico, no qual é necessário a adição de calor, elementos químicos na superfície do aço e execução de banho de sais a base de bário, cianeto, estrôncio, cianato, carbonatos, nitratos, nitritos, entre outros.
Segundo Chiaverini (2006) revenimento é o tratamento térmico caracterizado pelo reaquecimento abaixo da zona crítica que normalmente é realizado sempre após o tratamento térmico da têmpera, tendo como objetivo básico aliviar as tensões internas e diminuir a fragilidade da martensita, eliminando a maioria dos ...
Este aço de baixa liga é comumente usado para aplicações de nitretação. A combinação de carbono e elementos de liga permite dureza do núcleo na faixa de 28-32 HRC desenvolvido por têmpera e revenido a temperaturas superiores a aproximadamente 28°C acima da temperatura do processo de nitretação; – SAE 4340.
Espessura: 16 µm – Nital 3%. OBS: formação de porosidade na superfície. Foi observado que o tempo de tratamento de nitrocarbonetação de 70 min (Figura 3) corresponde ao tempo limite, abaixo do qual não há formação da camada branca.
O objetivo da nitretação é realizar a formação de nitretos em uma camada do material, onde esta será muito resistente e dura, mas não ocorre a transformação de fase.
