A cementação é um processo de tratamento térmico que envolve a adição de carbono à superfície e à sub-superfície do aço com baixo teor de carbono para aumentar a sua dureza, resistência ao desgaste e resistência à fadiga.
Isto é conseguido através da exposição do aço a uma atmosfera rica em carbono a altas temperaturas, permitindo que o carbono se difunda no metal.
O processo é concluído com a têmpera do aço, que fixa o carbono no lugar, resultando numa camada superficial endurecida.
O que é o processo de cementação no tratamento térmico? (5 pontos-chave explicados)
1. Objetivo e mecanismo
A cementação é utilizada principalmente para aumentar a dureza da superfície dos aços de baixo teor de carbono, que normalmente têm um teor de carbono que varia entre 0,05% e 0,3%.
O processo envolve o aquecimento das peças de aço a altas temperaturas, normalmente entre 650°C e 870°C, num ambiente rico em carbono.
Este ambiente pode assumir a forma de uma atmosfera de gás (cementação tradicional) ou de vácuo (cementação a baixa pressão).
A temperatura elevada permite que o carbono se difunda na superfície do aço, enriquecendo-a em carbono e aumentando assim a sua dureza.
2. Variações do processo
Cementação tradicional: Trata-se da utilização de um forno de cementação onde toda a peça é exposta a uma atmosfera rica em carbono.
As áreas não endurecidas podem ser protegidas através da utilização de tinta de proteção contra o carbono.
Cementação a vácuo (baixa pressão): Este é um método alternativo em que o processo é realizado num forno de vácuo, utilizando acetileno como gás de cementação.
Este método é amigo do ambiente, uma vez que não emite CO2 e oferece um controlo preciso do processo de cementação.
3. Benefícios e aplicações
A cementação não só aumenta a dureza da superfície do aço, como também melhora significativamente a sua resistência ao desgaste e à fadiga.
Isto torna-a ideal para aplicações em que as peças estão sujeitas a grande tensão e desgaste, tais como engrenagens, veios e rolamentos.
O processo é particularmente benéfico para peças complexas que requerem uma dureza uniforme nas suas superfícies.
4. Tratamentos pós-carbonetação
Após o processo de cementação, o aço é normalmente temperado em óleo ou água para o arrefecer rapidamente.
Este arrefecimento rápido ajuda a fixar o carbono difundido na estrutura do aço, assegurando a manutenção da dureza alcançada durante o processo de cementação.
Após o arrefecimento, é frequentemente efectuada a têmpera para reduzir qualquer fragilidade que possa ter sido introduzida durante o processo de endurecimento.
5. Materiais e equipamento
Os materiais comuns utilizados para a cementação incluem aços como o 12L14, 1018 e 8620.
O equipamento tipicamente utilizado envolve fornos endotérmicos, sistemas de têmpera a óleo e configurações de têmpera a ar.
Estas ferramentas são essenciais para manter as condições de temperatura e atmosfera necessárias para uma cementação eficaz.
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