Os dois principais métodos de endurecimento de metais são o endurecimento por penetração e o endurecimento por cementação.
Endurecimento por penetração envolve o aquecimento de toda a peça metálica a uma temperatura específica e, em seguida, o seu arrefecimento rápido, normalmente por têmpera em óleo, água ou ar. Este processo afecta toda a secção transversal do metal, aumentando a sua dureza e resistência de forma uniforme. A transformação ocorre devido ao arrefecimento rápido, que estabiliza a estrutura cristalina numa forma mais dura. Este método é adequado para metais com elevado teor de carbono, em que toda a peça necessita de ser endurecida.
Endurecimento por cementação centra-se na superfície do metal, criando uma camada exterior dura e resistente ao desgaste, ao mesmo tempo que mantém um núcleo mais macio e resistente. Isto é conseguido através de vários processos, como a cementação, a carbonitretação, a nitretação e a nitrocarbonetação. Na cementação, por exemplo, o metal é aquecido num ambiente rico em carbono, permitindo que o carbono se difunda na superfície. Posteriormente, a peça é temperada para endurecer a camada superficial enriquecida. Este método é ideal para aços com baixo teor de carbono, que são dúcteis mas não têm dureza suficiente para muitas aplicações.
Ambos os métodos têm como objetivo melhorar as propriedades mecânicas dos metais, em particular a dureza e a resistência ao desgaste, alterando as suas microestruturas através de processos controlados de aquecimento e arrefecimento. O endurecimento por passagem é geralmente utilizado quando é necessária uma dureza uniforme em todo o metal, enquanto o endurecimento por cementação é preferido quando é necessário um equilíbrio entre a dureza da superfície e a tenacidade do núcleo.
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