A cementação é um processo de tratamento térmico que aumenta o teor de carbono na camada superficial de peças de aço com baixo teor de carbono, melhorando a sua dureza, resistência ao desgaste e resistência à fadiga. Este processo envolve o aquecimento do metal num ambiente rico em carbono, normalmente num forno, e depois a têmpera para solidificar a nova estrutura.
Resumo do processo:
- Aquecimento num forno: As peças metálicas são colocadas num forno e aquecidas a uma temperatura específica, normalmente entre 1200F e 1600F. No caso da cementação a vácuo, o forno é inicialmente evacuado para remover o ar, criando um ambiente de vácuo.
- Introdução de carbono: Na cementação tradicional, são introduzidos no forno gases ricos em carbono, como o propano. Na cementação a vácuo, o gás propano é libertado no forno a vácuo. O calor faz com que o propano se decomponha em carbono, hidrocarboneto e hidrogénio. O carbono difunde-se então na superfície do metal.
- Difusão de carbono: O carbono do ambiente gasoso difunde-se para a superfície do metal, aumentando o seu teor de carbono. Este processo é impulsionado pelo gradiente de concentração entre o alto teor de carbono na superfície e o baixo teor de carbono no núcleo do metal.
- Têmpera: Após difusão suficiente, as peças são temperadas, normalmente em óleo, para arrefecer rapidamente o metal e fixar a estrutura endurecida. Este passo é crucial para atingir a dureza e a resistência ao desgaste desejadas.
- Pós-tratamento: As peças podem ser submetidas a tratamentos adicionais, como a têmpera ao ar, para aliviar as tensões e melhorar a tenacidade.
Vantagens e aplicações:
- Profundidade de carburação: A carburação a vácuo pode atingir uma camada carburada mais profunda, até 7 mm, em comparação com os métodos tradicionais que normalmente atingem cerca de 3,5 mm. Esta camada mais profunda proporciona uma maior durabilidade e resistência ao desgaste e à fadiga.
- Recarburização: Este processo pode recarburizar eficazmente peças que sofreram descarbonetação em tratamentos anteriores, como no tratamento térmico, forjamento ou sinterização. Isto é particularmente útil para materiais como o aço para moldes e o aço de alta velocidade.
- Tratamento de aço inoxidável: A cementação também pode ser aplicada ao aço inoxidável, melhorando a dureza da sua superfície e as propriedades mecânicas gerais sem afetar a sua resistência à corrosão.
Materiais e equipamento:
- Os materiais comuns para a cementação incluem os aços de baixo carbono, como o aço 12L14, o aço 1018 e o aço 8620.
- O equipamento inclui normalmente fornos endotérmicos, sistemas de têmpera a óleo e configurações de têmpera a ar.
Conclusão:
A cementação é um método versátil e eficaz para melhorar as propriedades da superfície de peças de aço com baixo teor de carbono, tornando-as adequadas para aplicações que exigem elevada resistência ao desgaste e durabilidade. O desenvolvimento da cementação a vácuo melhorou ainda mais a eficiência e a profundidade do processo de cementação, oferecendo vantagens significativas em relação aos métodos tradicionais.
