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O tratamento térmico é um processo crítico na metalurgia e na ciência dos materiais, envolvendo o aquecimento e arrefecimento controlados de metais para alterar as suas propriedades físicas e mecânicas. Os produtos químicos utilizados no tratamento térmico desempenham um papel vital na obtenção dos resultados desejados, como a dureza, a tenacidade e a resistência à corrosão. Estes produtos químicos incluem meios de têmpera, agentes de tratamento de superfície e atmosferas de proteção, cada um com funções específicas durante o processo de tratamento térmico. Compreender os tipos e as aplicações destes produtos químicos é essencial para otimizar o processo de tratamento térmico e garantir a qualidade do produto final.

Pontos-chave explicados:

1. Meios de arrefecimento:

   • Água: Normalmente utilizada devido à sua elevada taxa de arrefecimento, a água é eficaz para endurecer os aços ao carbono. No entanto, pode provocar distorções ou fissuras devido ao arrefecimento rápido.
   • Óleo: A têmpera em óleo proporciona uma taxa de arrefecimento mais lenta em comparação com a água, reduzindo o risco de fissuração. É frequentemente utilizado para ligas de aço e aços ferramenta.
   • Soluções de polímeros: São soluções à base de água com polímeros adicionados para controlar as taxas de arrefecimento. Oferecem um equilíbrio entre água e óleo, reduzindo a distorção e mantendo a dureza.
   • Banhos de sal: Os sais fundidos são utilizados para um controlo preciso da temperatura e um aquecimento uniforme. São particularmente úteis para os aços ferramenta e os aços rápidos.

2. Agentes de tratamento de superfícies:

   • Compostos de cementação: Estes produtos químicos introduzem carbono na superfície dos aços de baixo teor de carbono, aumentando a dureza da superfície e mantendo um núcleo resistente. Os agentes de cementação mais comuns incluem o metano, o propano e o monóxido de carbono.
   • Compostos de nitretação: Utilizado para introduzir azoto na superfície dos metais, os compostos de nitruração, como o amoníaco gasoso, melhoram a resistência ao desgaste e a resistência à fadiga. Este processo é normalmente utilizado para ligas de aço.
   • Cianização e carbonitretação: Estes processos envolvem a utilização de sais de cianeto ou misturas gasosas para introduzir carbono e azoto na superfície metálica, proporcionando uma camada dura e resistente ao desgaste.

3. Atmosferas de proteção:

   • Gases inertes: O árgon e o azoto são utilizados para criar um ambiente sem oxigénio, evitando a oxidação e a descarbonetação durante o tratamento térmico. Estes gases são essenciais para processos como o recozimento e a brasagem.
   • Atmosferas Endotérmicas e Exotérmicas: São misturas gasosas geradas pela reação do gás natural ou do propano com o ar. As atmosferas endotérmicas são ricas em monóxido de carbono e hidrogénio, utilizadas para a cementação, enquanto as atmosferas exotérmicas são mais pobres e utilizadas para o recozimento.
   • Ambientes de vácuo: Em algumas aplicações de alta precisão, o tratamento térmico é efectuado no vácuo para eliminar qualquer risco de oxidação ou contaminação.

4. Agentes de têmpera:

   • Ar: Após a têmpera, os metais são frequentemente temperados por reaquecimento a uma temperatura mais baixa e depois arrefecidos ao ar. Este processo reduz a fragilidade e melhora a tenacidade.
   • Óleo e água: Nalguns casos, a têmpera é seguida de uma segunda fase de arrefecimento utilizando óleo ou água para obter propriedades mecânicas específicas.

5. Produtos químicos de limpeza e preparação:

   • Desengordurantes: Utilizado para remover óleos e contaminantes da superfície metálica antes do tratamento térmico. Os desengordurantes comuns incluem soluções alcalinas e solventes.
   • Soluções de decapagem: As soluções ácidas, como o ácido clorídrico ou sulfúrico, são utilizadas para remover as incrustações e os óxidos da superfície metálica, garantindo uma superfície limpa para o tratamento térmico.

6. Produtos químicos especializados:

   • Agentes Boronizantes: Utilizado para introduzir o boro na superfície do metal, criando uma camada dura e resistente ao desgaste. Este processo é utilizado para aplicações especializadas que requerem uma dureza extrema.
   • Compostos de aluminização: Estes produtos químicos introduzem alumínio na superfície do metal, melhorando a resistência à oxidação e à corrosão, particularmente em aplicações de alta temperatura.

A compreensão do papel destes produtos químicos no tratamento térmico permite a seleção dos agentes mais adequados com base no resultado pretendido, no tipo de material e nos requisitos específicos da aplicação. O manuseamento e a aplicação adequados destes produtos químicos são cruciais para obter resultados óptimos e garantir a longevidade e o desempenho dos materiais tratados.

Quadro de resumo:

Tipo de produto químico	Exemplos	Função
Meios de arrefecimento	Água, óleo, soluções de polímeros, banhos de sal	Controlo das taxas de arrefecimento para obter a dureza desejada e reduzir a distorção.
Agentes de tratamento de superfícies	Compostos de cementação, Compostos de nitretação, Cianeto	Melhorar a dureza da superfície, a resistência ao desgaste e a resistência à fadiga.
Atmosferas de proteção	Gases inertes, gases endotérmicos/exotérmicos, vácuo	Evitar a oxidação e a contaminação durante o tratamento térmico.
Agentes de têmpera	Ar, Óleo, Água	Reduzir a fragilidade e melhorar a tenacidade após a têmpera.
Produtos químicos de limpeza	Desengordurantes, soluções de decapagem	Preparar as superfícies metálicas, removendo os contaminantes e os óxidos.
Produtos químicos especializados	Agentes de Boronização, Compostos de Aluminização	Proporcionam uma dureza extrema, resistência ao desgaste e resistência à corrosão.

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