O teor de carbono da cementação resulta normalmente numa camada superficial enriquecida com carbono, atingindo frequentemente níveis entre 0,8% e 1,2% de carbono. Este processo foi concebido para melhorar a dureza da superfície, a resistência ao desgaste e a resistência à fadiga dos aços com baixo teor de carbono, que inicialmente contêm níveis de carbono que variam entre 0,05% e 0,3%.
Resumo da resposta:
A cementação aumenta o teor de carbono na camada superficial dos aços de baixo carbono para entre 0,8% e 1,2%. Este processo é crucial para melhorar as propriedades mecânicas do aço, como a dureza e a resistência ao desgaste.
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Explicação pormenorizada:Composição inicial do aço:
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Os aços normalmente utilizados para cementação, como o 12L14, 1018 e 8620, têm baixos teores iniciais de carbono (0,05% a 0,3%). Este baixo teor de carbono torna o aço dúctil e fácil de formar, mas não suficientemente duro para aplicações que exijam elevada resistência ao desgaste ou resistência à fadiga.Processo de cementação:
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Durante a cementação, as peças de aço são aquecidas a altas temperaturas (normalmente entre 900°C e 1000°C ou 1200F e 1600F) numa atmosfera rica em carbono ou vácuo. Este ambiente permite que o carbono se difunda na superfície do aço, enriquecendo-o com carbono. O processo é controlado para atingir um teor de carbono na camada superficial que varia entre 0,8% e 1,2%, o que se aproxima da composição eutectoide do aço (0,8% de carbono).Objetivo do aumento do teor de carbono:
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O aumento do teor de carbono na camada superficial transforma a microestrutura, promovendo a formação de fases mais duras, como a martensite, após a têmpera subsequente. Isto resulta numa camada superficial dura e resistente ao desgaste, mantendo um núcleo mais macio e dúctil. Esta combinação é ideal para muitas aplicações mecânicas em que as peças têm de suportar tensões elevadas e abrasões.Controlo e otimização:
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O potencial de carbono na atmosfera do forno durante a cementação deve ser cuidadosamente controlado. Níveis incorrectos podem levar a problemas como austenite retida, oxidação dos limites dos grãos e fissuração da superfície. Estes problemas podem degradar as propriedades mecânicas do aço tratado.Considerações ambientais e operacionais:
Métodos modernos como a cementação a vácuo (baixa pressão) oferecem vantagens como a redução do impacto ambiental (sem emissões de CO2) e um melhor controlo do processo de cementação. Este método utiliza acetileno como gás de cementação num forno de vácuo, o que pode levar a uma distribuição mais uniforme do carbono e a melhores propriedades mecânicas.
Em conclusão, a cementação é um processo crítico que aumenta estrategicamente o teor de carbono na camada superficial dos aços de baixo carbono para melhorar as suas propriedades mecânicas, tornando-os adequados para aplicações exigentes. O controlo preciso dos parâmetros do processo garante a obtenção das propriedades desejadas sem comprometer a integridade do aço.
