Quais são os dois tipos de atmosferas exotérmicas e suas aplicações? Atmosferas Ricas vs. Diluídas Explicadas

Os dois tipos principais de atmosferas exotérmicas são Rica (ou Concentrada) e Diluída (ou Leve). Elas são diferenciadas por suas razões de mistura ar-gás, que ditam sua composição química e potencial "redutor". Atmosferas Ricas contêm níveis mais elevados de hidrogênio e monóxido de carbono para prevenir a oxidação, enquanto atmosferas Diluídas contêm menos agentes redutores e são usadas quando a proteção da superfície é menos crítica ou a oxidação é necessária.

A escolha entre atmosferas Ricas e Diluídas é fundamentalmente um compromisso entre proteção e custo. Atmosferas Ricas oferecem um ambiente "redutor" para proteger as superfícies de aço, enquanto atmosferas Diluídas são soluções econômicas para metais não ferrosos como cobre ou processos onde a oxidação é intencional.

1. Atmosferas Exotérmicas Ricas

Esta atmosfera é frequentemente referida como "concentrada" porque é produzida usando uma razão de mistura ar-gás menor. Ela retém uma concentração maior de gases redutores, tornando-a quimicamente ativa na prevenção de danos superficiais.

Composição Química

Uma atmosfera Rica consiste tipicamente em 71,5% de Nitrogênio (N2), 12,5% de Hidrogênio (H2), 10,5% de Monóxido de Carbono (CO), 5% de Dióxido de Carbono (CO2) e aproximadamente 0,5% de Metano (CH4).

A Função "Redutora"

A presença significativa de Hidrogênio e Monóxido de Carbono (totalizando aproximadamente 23%) cria um ambiente redutor. Isso significa que a atmosfera ativamente remove o oxigênio, impedindo que ele reaja com o metal sendo tratado.

Aplicações Principais

Devido às suas qualidades protetoras, o gás exotérmico Rico é o padrão para o tratamento térmico de metais ferrosos.

• Têmpera e Recozimento de Aço: É essencial para o tratamento de aços de baixo carbono para evitar a descarbonetação (a perda de carbono da superfície do aço).
• Brasagem: É amplamente utilizada para brasagem de cobre e prata.
• Sinterização: É a atmosfera preferida para aplicações de sinterização de metais em pó.

2. Atmosferas Exotérmicas Diluídas

Também conhecidas como atmosferas exotérmicas "leves", estas são produzidas com uma razão ar-gás maior. Isso resulta em combustão quase completa, deixando muito poucos componentes combustíveis ou redutores restantes no gás.

Composição Química

Uma atmosfera Diluída é predominantemente Nitrogênio (86,8%) e Dióxido de Carbono (10,5%). Ela contém níveis muito baixos de gases redutores, com apenas aproximadamente 1,5% de Monóxido de Carbono e 1,2% de Hidrogênio.

A Função "Oxidante"

Devido ao baixo teor de hidrogênio e alto teor de dióxido de carbono, esta atmosfera não é adequada para o tratamento térmico brilhante de aços. No contexto do aço, o alto teor de CO2 atua como um agente oxidante, o que causaria escamação ou manchamento da superfície do metal.

Aplicações Principais

Atmosferas Diluídas são utilizadas para processos onde um ambiente redutor não é necessário ou onde oxidação superficial deliberada é necessária.

• Recozimento de Cobre: Embora oxidante para o aço, esta atmosfera é adequada para o recozimento de cobre.
• Oxidação Controlada: É especificamente escolhida para processos que requerem uma reação química com a superfície em vez de proteção contra ela.

Compreendendo os Compromissos

Ao selecionar uma atmosfera, você deve equilibrar a atividade química com a sensibilidade do material.

O Risco de Descarbonetação

Se você usar uma atmosfera Diluída em aço, o alto teor de CO2 reagirá com o carbono na superfície do aço. Isso causa descarbonetação, resultando em uma camada superficial macia e fraca. Atmosferas Ricas são necessárias para manter os níveis de carbono em aços de baixo carbono.

Segurança e Combustibilidade

Atmosferas Ricas contêm mais de 20% de gases combustíveis (H2 e CO), tornando-as inflamáveis; elas exigem manuseio e protocolos de segurança cuidadosos. Atmosferas Diluídas, com menos de 4% de gases combustíveis, são geralmente não inflamáveis e mais fáceis de manusear, mas carecem de poder protetor para metais ferrosos.

Fazendo a Escolha Certa para o Seu Objetivo

A decisão depende inteiramente do metal que você está tratando e do acabamento superficial que você requer.

• Se o seu foco principal é Proteger Aço de Baixo Carbono: Use uma atmosfera Exotérmica Rica para prevenir a descarbonetação e garantir uma superfície limpa durante o recozimento ou sinterização.
• Se o seu foco principal é o Recozimento de Cobre: Use uma atmosfera Exotérmica Diluída, pois ela fornece um ambiente de processo suficiente sem o custo ou a inflamabilidade de misturas com alto teor de hidrogênio.

Em última análise, use atmosferas Ricas para prevenir a oxidação em aço e atmosferas Diluídas para induzir oxidação ou tratar metais não ferrosos.

Tabela Resumo:

Característica	Atmosfera Exotérmica Rica	Atmosfera Exotérmica Diluída
Composição Principal	~12,5% H2, 10,5% CO, 71,5% N2	~1,2% H2, 1,5% CO, 86,8% N2
Natureza Química	Fortemente Redutora	Levemente Oxidante
Combustibilidade	Inflamável (>20% combustíveis)	Não inflamável (<4% combustíveis)
Aplicações Chave	Recozimento de aço, sinterização, brasagem	Recozimento de cobre, oxidação controlada
Vantagem Principal	Previne descarbonetação e oxidação	Econômica; manuseio mais seguro

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