apostila ttt

MINISTRIO DA EDUCAO

SECRETARIA DE EDUCAO PROFISSIONAL E TECNOLGICA

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAO, CINCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA

CAMPUS JOINVILLE

CURSO TCNICO DE MECNICA

UNIDADE CURRICULAR:

Tratamentos Trmicos e Termoqumicos

Professor Paulo Srgio Bayer, M. Eng.

Joinville, 20/03/2013

NOME: ...................................................................................................................

IF-SC Campus Joinville Pgina 1

1. TRATAMENTOS TRMICOS DE AOS E FERROS FUNDIDOS.

1.1 Curvas Temperatura x Tempo x Transformao (TTT) As curvas TTT ilustram o comportamento de uma liga ferrosa durante o resfriamento a partir da fase austenita (soluo slida de carbono no ferro ). Neste resfriamento, aps a passagem pela temperatura em que toda a austenita transformada em ferrita (temp. crtica), pode-se manter a pea numa temperatura constante por um determinado tempo, na qual a austenita transforma-se em outras fases tais como ferrita ou perlita, e depois resfri-la at a temperatura ambiente. Os tratamentos isotrmicos so comuns na indstria, principalmente em peas com microestrutura de bainita ou martensita (Tratamentos trmicos de Austmpera e Martmpera, respectivamente).

Construo de curvas de transformao isotrmica

Vrias amostras de um mesmo ao so resfriadas a partir da austenita e mantidas em tratamento isotrmico a diferentes temperaturas; mede-se com um dilatmetro e um cronmetro os tempos de incio e fim da transformao da austenita na temperatura constante, ligam-se os pontos para a obteno das curvas TTT.


Curva de transformao isotrmica de um ao 1045

Tempo ( s )

A = Austenita

F = Ferrita

P = Perlita

B = Bainita

M = Martensita

Tem

pera

tura

(oC

)


EXERCCIOS Diagramas TTT (transformao isotrmica)

1) Descreva as condies de resfriamento de trs peas de ao ABNT 1080 (a), (b) e (c), conforme as curvas de transformao isotrmica ilustradas na figura em anexo. OBSERVAES:

Informe a temperatura de austenitizao, as temperaturas do tratamento isotrmico, os tempos em horas de tratamento at o resfriameto total das peas e a microestrutura resultante.

A curva (a) ilustra o tratamento isotrmico de AUSTMPERA.

A curva (b) ilustra o tratamento isotrmico de MARTMPERA.

(a)..............................................................................................................................................................................

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(b)..............................................................................................................................................................................

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(c)..............................................................................................................................................................................

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2) Usando o diagrama de transformao isotrmica para uma liga de ao com 0,45%C (vide figura da

pgina 51), determine a microestrutura final de uma pequena amostra que foi submetida aos seguintes tratamentos tempo-temperatura. Para cada caso, suponha que a amostra se encontra inicialmente a uma temperatura de 845 oC e que ela tenha sido mantida a essa temperatura por tempo suficiente para que fosse atingida uma estrutura austentica completa e homognea.

(a) Resfriamento rpido at 250 C, manuteno dessa temperatura por 103 segundos, e ento tmpera at a temperatura ambiente; -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

(b) Resfriamento rpido at 700 C, manuteno dessa temperatura por 30 segundos, e ento tmpera at a temperatura ambiente; -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

(c) Resfriamento rpido at 400 C, manuteno dessa temperatura por 500 segundos, e ento tmpera at a temperatura ambiente;

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

(d) Resfriamento rpido at 700 C, manuteno dessa temperatura por 105 segundos, e ento tmpera at a temperatura ambiente;

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

(e) Resfriamento rpido at 650 C, manuteno dessa temperatura por 3 segundos, resfriamento rpido at 400 C, manuteno dessa temperatura por 10 s, e ento tmpera at a temperatura ambiente;

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

(f) Resfriamento rpido at 450 C, manuteno dessa temperatura por 10 segundos, e ento tmpera at a temperatura ambiente;

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

(g) Resfriamento rpido at 625 C, manuteno dessa temperatura por 1 segundo, e ento tmpera at a temperatura ambiente;

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(h) Resfriamento rpido at 650 C, manuteno dessa temperatura por 10 segundos, resfriamento rpido at 400 C, manuteno dessa temperatura por 5 s, e ento tmpera at a temperatura ambiente; -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


Construo de curvas de resfriamento contnuo

Curvas de transformao contnua de um ao eutetide (0,8%C)

DIAGRAMAS DE RESFRIAMENTO CONTNUO (TRANSFORMAO CONTNUA)


AO ABNT 1080 ( 0,8 %C )

AO ABNT 4340


EXERCCIOS Diagramas TTT (transformao contnua)

1) Analise o diagrama TTT que ilustra as curvas de resfriamento contnuo para um ao-1080 (Figura em anexo). Cite quais as fases microestruturais de amostras dessa liga que so, em primeiro lugar, completamente transformadas em austenita e depois resfriadas at a temperatura ambiente, de acordo com as seguintes taxas: (a) 150 C/s, (b) 10 C/s, (c) 70 C/s e (d) 2 C/s at 700 graus e manuteno nesta temperatura por 20 horas e resfriamento dentro do forno.

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2) Usando o diagrama de transformao contnua para uma liga de ao ABNT 4340 (vide figura da pgina 55), determine a microestrutura final de pequenas amostras que foram resfriadas at temperatura ambiente segundo as seguintes taxas de resfriamento: a) 20 C/s, (b) 7 C/s, (c) 0,05 C/s, (d) 1 C/s e (e) 0,002 C/s. Para cada caso, suponha que a amostra se encontra inicialmente a uma temperatura de 845 oC e que ela tenha sido mantida a essa temperatura por tempo suficiente para que fosse atingida uma estrutura austentica completa e homognea.

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FAIXAS DE TEMPERATURA DE TRATAMENTO TRMICO DE AOS CARBONO (vizinhana do ponto eutetide 0,8 %C do diagrama Fe-Cementita)


MICROESTRUTURAS DE LIGAS NORMALIZADAS E RECOZIDAS

Ao 1020 encruado 500X Ao 1020 laminado 100X

Ao 1045 normalizado 200 X Ao 1045 laminado 200 X


Ao 1045 temperado em gua 100 X Ao 1045 temperado em gua 500 X

Ao 1045 recozido 200 X Ao 1045 temperado e revenido 500 X


MICROESTRUTURAS DE FERROS FUNDIDOS NORMALIZADOS E RECOZIDOS


APLICAES TPICAS DE AOS LIGA TRATADOS TERMICAMENTE

Pea Ao Tratamento trmico

Propriedades aps tratamento

Objetivo da Normalizao

Corpo de vlvula fundida de 50 mm parede ~ 20 mm

Ni- Cr- Mo

Recozimento Pleno

a 955 oC, Normalizado

a 870 oC, Temperado

Revenido a 665 oC

Resistncia trao = 620 MPa ,

Resistencia ao escoamento 0,2 % = 415 MPa ,

Alongamento em 50 mm 20%,

Reduo rea 40%

Obter as

propriedades mecnicas requeridas

Flange forjada

4137 Normalizado a 870 oC,

Temperado Revenido a 570 oC

220 HB

Refinar tamanho de gro e obter

a dureza requerida

Vlvula fojada

4140 Normalizado

a 870 oC, Temperado

Revenido

230 HB

Obter estrutura uniforme,

melhor usinabilidade

e dureza adequada

DUREZA DE AOS CARBONO TRATADOS TERMICAMENTE

Ao

ABNT Tratamento trmico Resistencia

trao - r MPa

Resistencia escoamento - esc MPa

Alongamento %

Dureza HB

(Brinell)

Normalizao 870 oC 440 345 35,8 131 1020 Recozimento 870 oC 395 295 36,5 111 Normalizao 900 oC 650 400 20 200 1045 Recozimento 790 oC 600 360 24 160 Normalizao 900 oC 1015 525 11 293 1080 Recozimento 790 oC 615 380 25 174 Normalizao 870 oC 1280 860 12,2 363 4340 Recozimento 810 oC 745 475 22 217


EXERCCIO DE APRENDIZAGEM/TRATAMENTO TRMICO: Tipos de ao a) ABNT 1020 b) ABNT 1045 c) Ao liga Depois de completar a tabela a seguir, trace a linha de temperatura crtica inferior (linha eutetide pontilhada) nos diagramas Temperatura x Tempo e desenhe os 5 ciclos de tratamento trmico.

Tratamento

trmico

Finalidades

Temperatura de aquecimento

(oC)

Taxa de resfriamento

(oC/min) 1

Recozimento subcrtico

a) b) c)

2

Normalizao

a) b) c)

3

Recozimento pleno

a) b) c)

4

Tmpera

a) b) c)

5

Revenimento

a) b) c)


MICROESTRUTURAS DE AOS TEMPERADOS E REVENIDOS

Martensita (estrutura de agulhas) Micrografia eletrnica da martensita revenida (ferrita + cementita)


MICROESTRUTURA DE AOS AUSTEMPERADOS

Microestrutura da Bainita contendo finssimas agulhas das fases do Fe


MINISTRIO DA EDUCAO SECRETARIA DE EDUCAO PROFISSIONAL E TECNOLGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAO, CINCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA CAMPUS JOINVILLE CURSO TCNICO DE MECNICA INDUSTRIAL NOME: ..............................................................................................................

UNIDADE CURRICULAR: Tecnologia dos Materiais II TMA-II Professor Paulo Srgio Bayer, M. Eng. Data: ......./ ......../ 2009

RELATRIO PRTICA DE LABORATRIO 02: TRATAMENTOS TRMICOS DE AO CARBONO

1. OBJETIVO: ( Efetuar tratamentos trmicos em amostras de ao carbono, Identificar as fases presentes, medir

a dureza de cada amostra antes e depois do tratamento trmico)

2. MATERIAL: Barra de ao laminado de seo circular de ao ABNT 1045 ... dimetro da barra...

3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL: (descreva os tratamentos trmicos realizados e materiais que se utilizam, inclua grficos ilustrando os ciclos de temperatura x tempo, informe a escala de dureza selecionada (HB ou HRC)

NORMALIZAO, RECOZIMENTO PARA ESFEROIDIZAO;

RECOZIMENTO PLENO, TMPERA E REVENIMENTO.

4. RESULTADOS : (insira as fotomicrografias nos espaos indicados nas figuras 1, 2 .

Figura 1 Fotomicrografia da amostra polida do ao. 100X

Figura 2 Fotomicrografia da superfcie da amostra

polida e atacada do ao. Reagente metalogrfico: Nital 1%. 100X

5. COMENTRIOS: . (comente o que voc observou em relao a morfologia das fases de cada amostra, p. ex.

perlita fina ou grossa, tamanho de gro, martensita; correlacione os valores de dureza medidos com a microestrutura).

6. CONCLUSO (informe o que voc pode concluir a respeito do exame metalogrfico e dos ensaios de dureza realizados)

7. BIBLIOGRAFIA


2. TRATAMENTOS TERMOQUMICOS

Definio: So aqueles que combinam a ao do calor com a ao qumica e o resultado o enriquecimento de uma camada, ou mesmo todo o volume, de uma pea com um elemento metlico ou no metlico.

Finalidade: Endurecimento superficial pela modificao parcial da composio qumica ou atravs de mudanas estruturais na superfcie do componente. Resultado: Melhora da resistncia ao desgaste da pea sem afetar a dutilidade no seu interior.

Aplicaes: Situaes onde se deseja superfcie com elevada dureza, resistente ao desgaste, e ncleo tenaz capaz de resistir ao impacto quando em uso Engrenagens (gears), mancais (bearings) e eixos (shafts).

Caractersticas superficiais dos aos contribuem para: Propriedades mecnicas dureza, dutilidade, tenacidade, fluncia, elasticidade.Propriedades qumicas corroso, oxidao. Propriedades tribolgicas: atrito, desgaste. Mtodos superficiais de Endurecimento Adio de camadas: -Recobrimento metlico(hardfacing)

-camadas soldadas, thermal spray(recobrimento sem solda)

-Revestimento(coating) chemical vapor deposition (CVD), thin films (physical vapor deposition (PVD), sputtering, ion plating, ion mixin).

Modificao do substrato: -Mtodos difusivoscementao,

nitretao, carbonitretao, nitrocementao, boretao.

-Mtodos de endurecimento seletivoflame hardening

(endurecimento por chama direta), induction hardening (endurecimento a induo),

laser hardening, ion implantation, selective

carburizing or nitriding.

Mtodos Difusivos de Endurecimento So mtodos que envolvem a modificao qumica da superfcie e que necessitam de aquecimento para aumentar a difuso dos elementos na superfcie da pea.


Profundidade da camada difusiva K (tempo)1/2 onde K = cte difusiva e que depende da temperatura, composio qumica do ao e do gradiente de concentrao da espcie endurecedora(C, N ou B).

. Aos usados em tratamentos difusivos (substratos):

aos baixo carbono, aos-liga, aos ferramenta, aos inoxidveis.

Durezas obtidas em tratamentos difusivos

2.1 CEMENTAO

Conceito: Cementao um tratamento trmico austentico, onde o carbono introduzido na fase .(austenita), e ir originar martensita com o posterior resfriamento da pea.

Objetivo: Aumentar a dureza e a resistncia ao desgaste mantendo o ncleo dtil e tenaz maior resistncia ao impacto e fadiga.

Formao de foras compressveis na superfcie com o aumento da resistncia fadiga.

Caractersticas do processo:

Usado para aos baixo carbono (0,1 a 0,2 %)

Temperatura de tratamento normalmente 850 a 950 oC (790 ou 1095 oC)

O C introduzido na fase austentica

solubilidade mxima do C na ferrita a temp. amb.~ 0,008%


solubilidade mxima do C na ferrita 723 oC ~ 0,02%

solubilidade mxima do C na austenita 723 oC ~ 0,8%

solubilidade mxima do C na austenita 1148 oC ~ 2,0%

O teor de C na superfcie aumenta para 0,8 a 1,0%

Diagrama de Equilbrio Fe-C

Clulas unitrias do sistema Fe-C

Variao dos parmetros de rede com adio de C

Perfil de concentrao de C e microdurezade ao SAE 8620 -cementao gasosa

Fatres que influem na cementao: Teor inicial de carbono no ao Potencial do meio carbonetante (metano. etano, propano)

Temperatura de tratamento

Tratamentos trmicos de cementao dependem da microestrutura do ao tmpera ou normalizao granulao fina -tempo no prolongado de cementao

-tmpera direto ou resfria no forno e tempera

granulao grosseira tempos longos de tratamento: normaliza e tempera

Depende da: temperatura, tempo, teor de C no ao,

potencial de C no meio cementante, velocidade de resfriamento

Profundidade e quantidade de C na camada cementada


excesso de C e EL aumentam a quantidade de austenita retida

quanto maior a Taustenit.maior a quantidade de AR

Em (a) tmpera realizada a 925 oC e em (b) a 830 oC

Austenita retida (AR) depende do teor de carbono da camada cementada

Composio eutetidemartensita

Abaixo composio eutetidemartensita e ferrita Acima composio eutetidemartensita e carbonetos (no devem estar nos contornos de

gro).


Microestrutura da camada cementada:

SAE 4121Tempera direta: Martensita e austenita

SAE 8620 Reaquecido e temperado: Martensita e carbonetos

Independente do mtodo usado, a cementao sempre ocorre via fase gasosa.


Processos de Cementao

Cementao Slida: Ocorre devido a presena do oxignio atmosfrico presente na caixa produzindo CO2 e que aps formado continua a reagir com o carvo:

Na superfcie do ao o CO quebrado formando: O C atmico rapidamente dissolvido na austenita e difunde para o interior do ao. O CO2 reage novamente com o carvo.

Reaes de Cementao

Cementao Slida: Carbonato de brio usado como energizador quando o O2 insuficiente:

A correta maneira de representar a reao :

Se a temperatura aumenta e a presso mantida constante a reao ocorre no sentido da direita para a esquerda, isto , mais CO produzido. Diminuindo a temperatura a proporo do CO2 aumenta em detrimento do CO.

Reaes de Cementao

Diagrama de equilbrio a presso atmosfrica para a reao:

Reaes de Cementao

Cementao Lquida O agente ativo no banho de sal o cianeto de sdio (NaCN) ou o potssio de sdio (KCN).

Parte do N liberado na reao pode ser absorvido pelo ao. A primeira reao ocorre na interface entre o banho de sal e a atmosfera: as outras duas

ocorrem entre o banho e o ao. Banho com 40 a 50% de NaCNcamadas de 0,8 mm

Banho com 10% de NaCN camadas de 1,5 mmA pea temperada em gua direto da cementao.

Cementao Gasosa:

Alm da reao: Vrios hidrocarbonetos podem participar da reao.

Pode-se ter a reao com o metano, e a reao com o vapor dgua: Neste caso a umidade presente no gs tem grande influncia no potencial de carbono e controlada pelo ponto de orvalho.

Caractersticas dos Processos de Cementao:

Cementao Slida

obteno de camadas espessas ~ 2 mm pouco controle dimensional

fcil operao


eficiente e econmico para poucas peas no exige atmosfera preparada

no um mtodo limpo pouco controle do C na atmosfera

no recomendado para camadas finas

Processos de Cementao

Cementao Gasosa mtodo mais usado na indstria mistura no perde a eficincia maior controle da espessura

Cementao por Plasma maior velocidade de cementao processo livre de oxidao

melhor controle da camada cementada camada muito uniforme

Cementao Lquida camadas ~ 0,5 mm (at1,5 mm) muito usado para peas pequenas que requerem camada ~ 0,5 mm

mais eficiente do que a cementao slida lquido altamente txico

Aos usados para Cementao:

Aos Carbono

superfcie resistente ao desgaste com ncleo tenaz 1016 / 1018 / 1019 / 1022

peas pequenas / temperadas em gua aplicaes onde no exigido baixa distoro

Aos baixa-liga

superfcie resistente ao desgaste / ncleo resistente e dtil 4023 / 5110 / 4118 / 8620 / 4620

temperados em leo / baixa distoro

Aos mdia-liga

aplicaes onde exigido menor distoro 4320 / 4817 / 9310


Engrenagem cementada

Camadas cementadas

Microestrutura de camadas cementadas


2.2 NITRETAO Definio: Nitretao um tratamento termoqumico superficial onde o nitrognio introduzido na fase a(ferrita) em temperaturas entre 500 570 oC. Consequentemente, no ocorre mudana de fase quando o ao resfriado ata temperatura ambiente. Objetivo: Aumentar a dureza e a resistncia ao desgaste mantendo o ncleo dtile tenaz.

Propriedades dos aos Nitretados:

Alta dureza superficial com aumento da resistncia ao desgaste e com pouco risco de descamao.

Alta resistncia fadiga formao de foras compressveis na superfcie do ao.

Melhora da resistncia corroso em aos no inoxidveis. Elevada estabilidade dimensional.

Sem risco de empenamento.

Temperatura de Nitretao: 500 570oC

limite superior pr-requisito para que no ocorra transformao de fase limite inferior requerimento para que ocorra dissociao da amnia

Nitretao

Reao de Nitretao: Amnia em contato com a superfcie aquecida do ao se dissocia: O nitrognio na forma atmica pode ser absorvido pelo ao. A superfcie ao atingir um determinado nvel de saturao de nitrognio, nitretos so formados atravs do mecanismo de nucleao e crescimento.

Solubilidade do N no Fe-: -0,004 wt% a 200 oC

-0,10 wt% a 590oC solub. mxima

Solubilidade do N no Fe-. -austenita estvel acima de 590 oC

-2,8 % a 650 oC solub. mxima

Diagrama de Equilbrio Fe-N : Estabilidade dos nitretos-.

-Fe4N (CFC) -5,7 a 6,1 wt% -e-Fe2-3N (HC) acima de 6,0 %

-.Fe2N (ortorrmbica) 11,0 % a 11,35 % e abaixo de 500oC.

Estrutura cristalogrfica das fases CFC e-HC .-Ortorrmbica


Camada Nitretada

Formao da Camada Nitretada


Nos processos convencionais necessrio um determinado tempo para a concentrao do nitrognio na superfcie (Cs) seja elevada o suficiente para que ocorra a precipitao dos nitretos. Ao alcanar um determinado valor (concentrao crtica Ccr), o primeiro nitreto a se formar o . Fe4N. Para se formar o nitreto e necessrio elevar o potencial de N na mistura ou elevar a temperatura de nitretao. Diagrama de Lehrerrelao entre o potencial de N e as fases formadas na superfcie de ferro puro.

8,942,370,860,280

Estabilidade: Ti > Nb> Al > Si > Mn>Cr > Mo > Fe

Energia livre de formao dos nitretos

Estabilidade dos Nitretos

Aos usados para nitretao:

Aos Nitralloycontendo Al camada nitretadacom alta dureza. Aos contendo Cr/Mo ou Cr/Mo/V com 2,5-3,5%Cr camada com boa dureza.

Aos baixa liga 1Cr-0,2Mo camada com menor dureza.

Antes de nitretados devem ser temperados e revenidos em temperaturas superior a de nitretao.

Dissociao da amnia em nitrognio e absoro pelo ao [Thelning]


o mais clssico dos processos de nitretao.

Primeira patente maro de 1908 AdolphMachlet.

Reao em contato com o ao a amnia se dissocia liberando nitrognio atmico, que pode ser absorvido pelo ao e dissolvido intersticialmente no Fe.

Quando a superfcie atinge um determinado nvel de saturao, nitretos so formados atravs do mecanismo de nucleao e crescimento, requerendo um determinado tempo de incubao.

Microestrutura do ao AISI 1015

Nitretao gasosa

Normalmente tempos mais longos de tratamento 12 a 90 h. Camadas entre 0,2 a 0,7 mm. Para tempos longos camadas de at 800 m. Aos mais usados so aqueles contendo Al (entre 0,85 e 1,50%). Aos contendo Cr tambm so usados -4140. Aos carbono no so usados pois a camada composta muito quebradia e se desplaca. Dos processos de nitretao o que apresenta maior crescimento do material.

Nitretao Lquida

O ao colocado em meio lquido de cianeto fundido em temperaturas entre 550 a 570 oC. Meio similar ao usado na cementao lquida, variando apenas as propores das misturas dos sais de sdio e potssio. Nesta temperatura tem-se menor dissociao do C. a tcnica mais usada para aos carbono.


Camada composta formada pela fase e e mais espessa que na nitretao gasosa. Presena de poros. Maior rendimento que na nitretao gasosa. Tempos mais curtos. Segundo ASM 1-4 h. Thelningem torno de 24 h. No aplicada na MP corrossoe exsudao. Sais muito poluentes e txicos.

Microestrutura do ao carbono Nitretao lquida

Usurios em tratamentos superficiais


Nitretao por Plasma

Zona de Difuso:

-nitrognio em soluo slida intersticial (N < 0,4 wt%) dureza levemente superior a matriz. -ultrapassado o limite de solubilidade tem-se a precipitao de finos e coerentes nitretos. -na maioria dos aos os precipitados de nitretosde EL so to finos que no podem ser visualizados metalograficamente.

4140 nitretao por plasma.

Fe-0,1%C sinterizado e nitretado por plasma.


Nitrocementao por Plasma

Conceito: um processo termoqumico com a finalidade de melhorar a resistncia ao desgaste e a fadiga e resistncia a corroso de uma grande variedade de aos.

Caractersticas do processo: -Introduo conjunta de N e C na superfcie da pea.

-Formao de uma camada composta com espessura de 10-20 m formada de carbonitretoe-Fe2-3(N,C) -estrutura HCP.

-A fase e possui maior resistncia ao risco (score) e ao desgaste

por roamento(Scuffing)

-Formao de uma espessa zona de difuso com nitrognio.

Vantagens da NCP:

sem gerao de fumaa ou lixo txico sem riscos de exploso pouca sujeira, barulho ou aquecimento excessivo menor tempo detratamento menor consumo de energia menor consumo de gs

Impacto Ambiental:

Emisso de gases nos processos de nitrocementao por plasma (PNP) e

Nitrocementao gasosa (GNP)


A quantidade de gs usado no processo, m3/hB -total de emisso de carbono, mg/m3C -total emisso de NOx, mg/hD taxa de emisso de carbon-bearing gas, mg/hE -taxa de liberao de

NO2, mg/h

Nitrocementao Ferrtica:

Realizado a 570 oC durante 3 a 4 h numa atmosfera com gs CH4, CO2ou CO.

As caractersticas da camada ir depender dos parmetros do plasma (V, i, P, composio do gs e taxa de resfriamento).

Nitrocementao por plasma de Fe em atm 87%N2+8%H2+5% CO2a

570 oC durante 3 h.

Processos de Nitrocementao: Ferrtica-Temp. inferior 590 oC Austentica T entre 600-700 oC

Obteno de fase : -N ~ 80-90% e CH4~ 1-2%, -CH4 favorece a formao de .-CH3 , -uso de

CO2 elimina a formao .

Nitrocementao Ferrtica Canais porosos

Microestruturas de Fe puro nitrocementado em N2+ H2+ CO2a 570oC durante 3 h

Resfriamento lento: decomposio da fase Resfriamento rpido: manuteno da fase em e Fe-


Nitrocementao Austentica:

-tratamento acima da temperatura eutetide

-camada nitrocementada formada pela camada composta, zona de difuso e por uma subcamada austentica ferro-carbono-nitrognio.

-a tempera ou resfriamento sub-zero transforma a austenita em martensita, resultando numa subcamada com dureza superior a do tratamento ferrtico.

Apesar elevada dureza e das excelentes propriedades tribolgicas obtidas na nitrocementaopor plasma, a camada composta formada na nitrocementao ferrtica muito espessa (> 20 m) prejudicando a difuso do N para a zona de difuso e o seu endurecimento em aos carbono. Em situaes de alto carregamento esta camada irfalhar devido a sua baixa capacidade de absoro de choque.

Micrografia tica de ao 0,45%C nitrocementao por plasma a 700 oC por 3 h.

Camada Nitrocementada:

-carboneto -Fe2-3(N,C) com 6-7 wt%N e 1 wt%C

-camada austeniticao no adequado controle dos parmetros pode causar a formao das fases

.-Fe4(N,C) e cementita.-Fe3C.


Lista de Exerccios Tratamentos termoqumicos

1) O que so tratamentos termoqumicos e qual a sua finalidade?

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2) Quais as aplicaes dos tratamentos termoqumicos superficiais?

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3) Quais os mtodos de endurecimento superficial?

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4) O que cementao? Qual o objetivo deste tratamento?

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5) Que tipo de aos so cementados? Em que faixa de temperaturaturas so tratados? Por que o carbono

introduzido na fase austentica?

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6) Qual o teor de carbono da camada cementada?

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7) Do que depende a profundidade e a quantidade de C na camada cementada?

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8) O que nitretao? Qual a finalidade deste tratamento?

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9) Cite algumas propriedades dos aos nitretados?

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10) Que aos so usados para nitretao? Quais os tipos de nitretao? Em que condio de tratamento trmico deve estar os aos a serem nitretados?

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3. TRATAMENTOS SUPERFICIAIS (fonte: http://www.cimm.com.br/portal/material_didatico)

O tratamento de superfcies adquire cada vez mais importncia para a conservao de peas e estruturas. fundamental conhecer os mtodos de limpeza e preparao de superfcies, visto que estas operaes passaram a ser uma atividade corriqueira na indstria. Os padres de qualidade tem exigido produtos cada vez mais durveis e com padres estticos elevados. Por esta razo fundamental o conhecimento dos procedimentos descritos neste mdulo.

Os tratamentos de superfcie abrangem a alterao da superfcie atravs de transformao qumica ou aplicao de revestimentos, inclusive eliminao de camadas no desejadas. Os mtodos utilizados usam recursos qumicos, mecnicos, e eltricos separados ou em combinaes.

Finalidades dos Tratamentos Alterar uma superfcie pode ter uma ou mais das seguintes finalidades:

aumentar a resistncia aos agentes atmosfricos umidade, luz solar, calor, frio aumentar a resistncia aos agentes qumicos - cidos , bases, solues orgnicas e

inorgnicas aumentar a resistncia a efeitos mecnicos desgaste, riscamento, deformao obter propriedades fsicas especiais isolamento ou condutividade trmica e/ou eltrica ,

coeficiente de radiao obter um efeito esttico de acabamento brilho, cor, textura

Terminologia Seja qual for a finalidade do tratamento, a superfcie sofre o que se chama de beneficiamento . Para tratamentos estticos usa-se o termo embelezamento da superfcie que deve ser diferenciado dos demais tratamentos, denominados proteo da superfcie. Obs: um tratamento de embelezamento, como por exemplo a cromagem, pode resultar num desempenho mais eficiente ao desgaste e riscamento . Isto significa que o embelezamento poder tambm se constituir um fator de proteo da superfcie.

Etapas de Tratamento Para um eficiente tratamento de superfcies necessrio cumprir as etapas abaixo


Estabelecer as finalidades desejadas do tratamento de acordo com as condies de servio da pea a ser tratada - considerando o ambiente de uso da pea, temperatura, substncias qumicas, custo do tratamento, etc..

Executar o tratamento preliminar de limpeza e remoo de outras impurezas. Nesta etapa fundamental garantir que todos os elementos depositados ou incrustados na superfcie da pea a tratar sejam removidos, de forma a garantir a eficincia do tratamento de proteo e sua durabilidade.

Aplicar o tratamento desejado

Estaremos dividindo este mdulo em duas partes, a saber: Tratamentos Preliminares Tratamentos de Revestimento

Tratamentos Preliminares dos Metais

Introduo A condio essencial para a obteno de um revestimento perfeito o grau de absoluta limpeza da superfcie a ser revestida. A maioria dos defeitos que aparecem durante a operao de revestimento devem-se a um tratamento preliminar deficiente, ou seja, a superfcie no estava livre de sujeiras e depsitos. A limpeza, tanto de peas como de instalaes enferrujadas, cobertas de leo e/ou sujeira efetuada atravs de processos idnticos ou similares. As duas operaes de limpeza: desengraxamento e decapagem Genericamente pode-se identificar duas operaes de limpeza no tratamento preliminar:

eliminao da graxa e da sujeira menos aderida, operao denominada na indstria como desengraxamento. O desengraxamento pode ser efetuado por meios qumicos , utilizando diferentes tipos de solventes orgnicos e inorgnicos, banhos eletrolticos e tcnicas de ultrassom.

eliminao dos componentes no metlicos ligados quimicamente, principalmente carepas e xidos , conhecida como decapagem. A decapagem pode ser efetuada por meios mecnicos e trmicos . Nesta operao so removidas as carepas de laminao e de recozimento, as camadas de ferrugem e xidos , a escria de soldagem, os resduos salinos e frequentemente tambm a casca de fundio.

Existem ainda outros procedimentos que no so exatamente mtodos de limpeza, mas tambm relevantes como tratamentos de superfcies. So eles:

processos de acabamento fino processos especiais

Desengraxamento

Remoo das Impurezas Orgnicas


O que : a remoo de materiais indesejados que aderem superfcie metlica, provenientes de operao precedente ou de armazenamento. Entre estes materiais esto restos de abrasivos e lubrificantes, cavacos metlicos, sujeira, p de carvo e agentes conservadores (leos, graxas).

Escolha do mtodo A seleo do mtodo mais indicado depende

do volume de sujeira, do processo de revestimento subsequente, do tipo de metal da pea, do tamanho , da forma e do nmero de peas a limpar das instalaes da indstria ( espao , energia, adaptao produo)

Em casos mais complexos, especialmente na produo em srie, indicada a consulta a um especialista para a determinao das condies timas de limpeza, incluindo, se necessrio, ensaios prticos preliminares. Mtodos de Limpeza Na remoo das impurezas orgnicas pode-se listar os seguintes mtodos:

Limpeza por Solvente Inorgnico

Processo : usa a propriedade da saponificao ou da emulsificao dos leos e graxas para promover a limpeza. Isto significa que os agentes qumicos utilizados promovem a formao de uma mistura (emulso) ou espuma, quando em contato com os depsitos superficiais da pea. Esta mistura ento removida por lavagem levando consigo as impurezas. O processo realizado em banho de imerso.

Agentes qumicos : so solues salinas, com componentes alcalinos fortes. Para ao e suas ligas, ferro fundido e nquel, usa-se a soda custica. Os fosfatos so adicionados como emulgentes e redutores da dureza da gua. Para facilitar a lavagem posterior tambm so adicionados silicatos. Para metais no ferrosos o silicato impede o ataque da pea pelos desengraxantes. Modernamente so tambm usados agentes umectantes de lavagem, que intensificam a limpeza.

Caractersticas : as concentraes nas solues so de 3 a 5%. A temperatura tem maior influncia no processo do que a concentrao. prefervel trabalhar com as solues em temperatura de ebulio. Para temperaturas abaixo do ponto de ebulio (entre 80 e 900 C) a soluo deve ser constantemente agitada para ajudar a emulsificao. Para equipamentos fechados feito um processo de esguichamento dos emulsificantes aps o amolecimento do leo por agitao do banho.

Mquinas de lavagem: existem instalaes completamente automticas que removem as graxas e leos, lavam e secam as peas. Algumas podem tambm fazer a decapagem. As peas percorrem as instalaes em cestas ou isoladas, em dispositivos especiais. Alguns equipamentos podem ter tambores rolantes aquecidos eletricamente para lavagem de peas pequenas, de produo em srie. Ver ilustrao abaixo.


Cuidados especiais: a lavagem final das peas dever ser feita preferencialmente com gua, seguida de secagem imediata. A secagem rpida impede o enbaamento e a formao de ferrugem.

Peas excepcionalmente sujas e trabalhos de reparo: nos casos de reparo de peas ou peas muito sujas, usa-se limpeza por solues que produzam espuma abundante. Locais de difcil acesso so esguichados com mangueira. Nestes casos usam-se os purificadores de emulso que so combinaes de solventes orgnicos (querosene, nafta, tricloro-etileno) e de solues de sais alcalinos. feito o esguichamento sem lavagem posterior. O jato refora o efeito emulsificante. Forma-se uma camada remanescente muito fina de querosene , que pode ser benfica no caso de fosfatizao posterior. Isto porque a camada de granulao fina uma barreira corroso. Para o caso de remoo de camadas de leo resinificado e de borra, usa-se o processo de imerso ou esguichamento em temperatura ambiente, empregando solventes base de cresol.

Escolha dos agentes qumicos: alm do efeito de remoo procura-se escolher agentes que no afetem a integridade do metal da pea, especialmente no caso de peas polidas . Por exemplo:a alterao do cobre pode ser impedida por substncias protetoras (inibidores) O alumnio e suas ligas so atacados por substncias alcalinas. Segurana de operadores: como todos os agentes so fortemente alcalinos devem ser tomados cuidados especiais para evitar queimaduras da pele.

Limpeza por Solvente Orgnico

Processo: remove a graxa pela ao de hidrocarbonetos clorados . Estes solventes promovem a limpeza dissolvendo rapidamente as gorduras minerais, vegetais e animais, resinas, ceras, parafina, asfalto alcatro e alguns tipos de pintura. No atacam o metal e no deixam residuos quando aplicados diretamente. Neste processo no so necessrias a lavagem e secagem posterior das peas.

Agentes qumicos: o tricloro-etileno e o percloro-etileno so os principais compostos para este tipo de limpeza. A caracterstica incombustvel destes solventes fez com que os hidrocarbonetos combustveis antigamente usados (gasolina, querosene e benzis) fossem quase completamente descartados. Caractersticas: os aparelhos comeam com uma remoo prvia, seguida de uma remoo definitiva da gordura. As peas saem do tricloro-etileno (870 C) ou do percloroetileno (1190 C) em ebulio, passam atravs da zona de vapor. Os vapores do solvente condensam-se nas superfcies metlicas lavando-as definitivamente com o solvente limpo.

Cuidados especiais: ps abrasivos e sujeira slida no so removidos pela efervecncia fraca da soluo. Neste caso as peas devem ser escovadas, a menos que seja possvel dirigir um jato de solvente sobre a pea, numa cmara fechada. Peas levemente untadas ou de formas complexas so tratadas com vapores de tri ou percloro-etileno, no passando pela operao de imerso. Segurana de operadores: o tri e o percloro-etileno no devem ser aplicados alternadamente para a remoo de graxas de peas de ferro e de alumnio num mesmo recipiente. O tricloro-etileno quente reage com o p de alumnio de modo explosivo, formando o cloreto de


alumnio. Para o alumnio e suas ligas deve-se usar somente o percloro-etileno.

Desengraxamento Eletroltico

Processo: neste processo so usadas simultaneamente a saponificao e a emulsificao dos leos e das graxas atravs da ao de substncias alcalinas, semelhantes s usadas no processo de limpeza por solvente inorgnico. O processo acontece num banho eletroltico e as impurezas no saponificveis so removidas pelo gs produzido no banho. Para remover a sujeira e a espuma formada no banho, mantida circulao atravs de uma pequena bomba. As superfcies dos nodos , geralmente feitas de nquel ou de chapa de ao niquelado, devem ser to grandes quanto possvel. A introduo de cido crmico atravs dos dispositivos de suspenso pode estragar o banho.

Agentes: so os mesmos utilizados na limpeza por solvente inorgnico, descrita anteriormente. Os banhos contm compostos alcalinos e cianetos, alm de pequenas percentagens de umectantes, que produzem uma espuma fraca, evitndo perigo de exploso do gs oxdrico. Caractersticas: Ocorre formao de hidrognio no ctodo. Se no houver desvantagens na absoro do hidrognio, as peas (ao) podem ser conectadas no ctodo. Peas de alumnio, zinco e estanho so ligadas ao ctodo, devido ao forte efeito custico dos lcalis. Para evitar a absoro excessiva de hidrognio, trabalha-se com impulsos fortes de pequena durao. A tenso e a corrente so maiores que na maioria dos processos galvnicos.

Cuidados especiais: no caso de peas cobertas com muita graxa ou muita sujeira, torna-se necessria uma limpeza grosseira preliminar. Indicaes: principalmente indicado para peas que devero sofrer revestimento galvnico posterior. Como um tratamento rpido, 1 a 3 minutos, presta-se para a produo em srie. Outras variantes do processo:

Desengraxamento com cobreao leve simultnea (banho de decapagem cuproso), que pode revelar se a remoo da graxa foi uniforme , melhorando tambm a aderencia da camada de nquel ou de cromo, depositadas em seguida

Processos combinados de desengraxamento e desoxidao, que trabalham com uma ligao alternativa das peas ao nodo e ao ctodo. Com isto consegue-se tambm o depsito de uma fina camada de ferro eletroltico, que reduz a possibilidade de formao de ferrugem do metal at o tratamento definitivo. Usa-se como preparao para tratamentos galvnicos ou pinturas e para aumentar a aderncia dos revestimentos de esmalte.

Desengraxamento com auxlio de Ultrassom

Processo: as impurezas so removidas/soltas por efeito de vibrao, conseguida atravs de transdutores ultrassnicos (frequncia acima de 20kHz) . O efeito vibratrio combinado com a ao de solues orgnicas ou inorgnicas dentro de um banho de imerso.

Agentes qumicos: semelhantes aos usados na limpeza qumica (orgnica e inorgnica). Caractersticas: O ultrassom promove a concentrao de altas energias de trao e compresso num


espao fsico reduzido. Pode remover resduos de pastas de polimento, pinturas, massas, cementantes e sujeiras num curto espao de tempo.

Maquinrio:os aparelhos para limpeza podem ser construidos para peas pequenas e delicadas assim como para peas maiores. Em geral os equipamentos so caros, mas permitem a reduo do tempo de limpeza a segundos. O processo feito temperatura ambiente, e as solues so de baixa concentrao. Estes fatores, alm do fcil manuseio de instalaes automatizadas permitem que se faa um balano financeiro da convenincia do uso deste processo. Cuidados especiais: desde que observadas as precaues necessrias de operao, o processo no apresenta risco.

Decapagem

Fundamentos:decapagem todo o processo destinado remoo de xidos e impurezas inorgnicas, incluindo-se nestas categorias: a carepa de recozimento e de laminao, as camadas de ferrugem, a casca de fundio e as incrustaes superficiais. Tipo: a decapagem pode ser feita por diferentes tipos de processos, destacando-se:

Decapagem Mecnica

Escovao e Raspagem

Em pequenas indstrias , ou para peas avulsas, os mtodos de remoo de sujeira ou camadas de xidos ainda servem-se da escovao, martelamento e raspagem com ferramentas manuais.

Raspagem: o tratamento conseguido com escovas rotativas (n= 500 a 2000 rpm) de arame de ao ou bronze ( espessuras de 0,05 a 0,1 mm) , de crina de cavalo ou de substncias sintticas. O processo pode ser acompanhado do uso de abrasivo misturado com leo. Camadas mais espessas de xidos pedem tratamento qumico preliminar. O processo geralmente antieconmico quando houverem camadas mais espessas de carepa ou xidos a serem removidas. Metodologias alternativas so o esmerilhamento ( para juntas soldadas e fundidas) e o uso de martelos pneumticos (remoo de incrustaes em caldeiras) .

Tamboreamento

Processo: um mtodo de esmerilhamento onde as peas so colocadas dentro de um tambor fechado ou aberto que gira provocando a limpeza das peas pelo atrito com material abrasivo contido no tambor. Para tambores abertos, o ngulo de inclinao pode ser controlado, alterando a altura de queda das peas.

Agentes: entre os componentes abrasivos utilizados destacam-se a areia, o p de esmeril, peas de ao pequenas e mdias, xido de alumnio, e eventualmente granito e quartzo.


Caractersticas: O processo pode ser feito a seco ou com agentes alcalinos ou ainda com cido sulfrico diludo. Para a eficincia do processo necessrio um peso mnimo das peas e um dimetro adequado do tambor. Indicaes: O processo indicado para peas com sujeiras muito aderidas, e aplica-se a qualquer metal ou tipo de superfcie, bastando adequar o processo a cada caso. Recomenda-se limpar peas de tamanhos prximos numa mesma operao.

Jato abrasivo

Processo: remove a carepa , xidos e cascas de fundio por efeito do impacto de areia ou esferas de ao sobre a pea a limpar. A areia impulsionada por ar comprimido. O efeito de impacto pode tambm ser conseguido por centrifugao e jato turbulento.

Agentes : areia quartzdica ou esferas de ao Caractersticas : a superfcie resultante ter aspereza maior (comparada ao tamboreamento) mas pode ser controlada pela granulao do agente e pelo tempo de jateamento. Indicaes: para peas de formatos complexos, recipientes e instalaes estacionrias. O jato de areia o tratamento preliminar recomendado para a formao posterior de camadas de fosfatos, assim como para a aplicao de camadas protetoras de borracha. Diferenas : areia ou esferas de ao

Areia quartzdica

Indicaes: indicada para peas facilmente deformveis, com paredes no muito finas e para metais com colorao natural e alumnio, assim como para peas a serem esmaltadas. O grau de aspereza depende da presso do ar, da rotao da centrfuga e do tamanho do gro. Parmetros: As presses so de 2 a 3 atm para o ferro, e de 1 a 1,5 atm para os metais de colorao natural e ferro fundido. A areia quartzdica apresenta arestas vivas e tem dimetro mdio entre 1,5 e 3,0 mm. Para chapas de metal leve o dimetro recomendado 0,5mm . O ngulo de incidncia mais vantajoso 450

Esferas de ao

Indicaes: so indicadas para uso em material duro . A qualidade da superfcie resultante depende da distncia entre bocais, que pode ser otimizada. As esferas de ao so mais eficientes do que a areia, entretanto encarecem o processo pois a sua produo onerosa.

Parmetros : a presso de ar de 2,6 atmm. As esferas tem dimetros entre 0,5 e 2,0 mm . Pode ser usado um formato alternativo que so pequenos cilindros de ao especial ( resistncia de 180 kgf/ mm 2 com diametros entre 1 e 2,5 mm. O ngulo de incidncia deve ficar entre 30 e 400. Presses ou tempos excessivos podem conduzir ao encruamento da pea.

Limpeza mida


Processo: utiliza jato de gua a alta presso para a remoo das cascas de fundio, ferrugens e revestimentos. um processo relativamente novo que efetuado em cmaras especiais.

Caractersticas: a gua o agente de limpeza mas necessita ser operada a presses entre 50 e 75 atm, o que torna o processo caro. Em compensao, a superfcie tratada no requer preparao adicional antes da aplicao de revestimentos. Indicaes: para peas de mdias e grandes dimenses, provenientes de fundio ou para recondicionamento de estruturas em operao ( e.g. tanques de armazenamento) .

Remoo da Carepa por Flexionamento

Processo: consiste em romper as carepas frgeis atravs da imposio de deformao. O mtodo exige uma decapagem posterior e tem sido empregado somente em casos especiais.

Caractersticas: requer dispositivo de aplicao de carga adequado ao tipo de pea. Indicaes: para limpeza de tiras, arames e anis. Variante: a carepa tambm pode ser desprendida mediante o enrolamento das tiras ou arames, em forma de hlice . Alguns estudos tem pesquisado a ruptura da carepa atravs do alongamento do arame, mas sem resultados conclusivos.

Decapagem por processos Trmicos

Limpeza de graxa por Recozimento

Processo: As peas trefiladas devem passar por alvio de tenses entre 700 e 750 0 C. No aquecimento vedada a entrada de ar para evitar deformaes durante a esmaltao. Na temperatura alcanada queimam-se o leo, a graxa e a sujeira. Caractersticas : no processo formada nova carepa que dever ser removida por decapagem. As variaes do processo incluem: recozimento em atmosfera cida, que aumenta a solubilidade da carepa na decapagem, e o recozimento com gs protetor que evita a formao da carepa e de xidos. Este ltimo pode ser considerado um tratamento superficial.

Limpeza por Chama

Processo: usa a diferena entre coeficientes de dilatao trmica dos metais e seus xidos para romper a carepa, ferrugem ou casca de fundio. A superfcie aquecida rpidamente com chama oxi-acetilnica, estourando a camada superficial.

Caractersticas: a chama oxi-acetilnica aquece a pea a uma temperatura aproximada de 140 0 C, portanto no h aquecimento execessivo do metal de base. Quanto mais tempo a carepa tiver sido exposta intemprie, mais fcil sua remoo. Para a ferrugem, o efeito da chama aumentado pela evaporao da gua de hidratao. A decapagem posterior pode ser dispensada. Indicaes: especialmente indicado para a limpeza de estruturas de galpes, j que no libera poeira.


Cuidados especiais: se as faixas de temperatura forem abservadas no h efeito na resistncia mecnica do material da pea.

Limpeza com P de Ferro

Processo: a camada superficial da pea queimada removendo incrustraes de areia e de escria e rebarbas de peas fundidas.

Caractersticas: uma fina camada superficial da pea queimada com maarico, promovendo-se simultaneamente melhor fluidez da escria atravs da injeo de p de ferro finamente pulverizado. Indicaes: empregado para o ao fundido e para o ao laminado, sem liga ou com baixo teor de liga.

Decapagem Qumica

Finalidades:

Produzir superfcies puras - requisito essencial para a aplicao posterior de revestimentos reconhecer defeitos estruturais

Caractersticas: existe sempre uma soluo mais eficiente para o tipo de oxidao de diferentes metais, que torna o processo mais econmico. Materiais metlicos so atacados por cidos e bases fortes . Somente a camada superficial no metlica deve ser removida, evitando o ataque do metal de base. O ataque do metal de base a chamada superdecapagem, que altera espuriamente as propriedades do metal pelo efeito da difuso do hidrognio atmico. Os resduos da decapagem favorecem a corroso, portanto uma lavagem final cuidadosa indispensvel, seguida de uma neutralizao alcalina fraca.

Agentes e aditivos:descrevem-se abaixo os aditivos e os cidos utilizados na decapagem Aditivos: tem como funo a inibio do ataque excessivo das substncia cidas. Para a decapagem, os aditivos so absorvidos pela superfcie metlica, impedindo a difuso do hidrognio. O efeito protetor medido pelo grau de inibio, conforme frmula abaixo.

Observe-se que o efeito decapante dos cidos praticamente no influenciado pelos aditivos. Empregando agentes ativadores especiais, consegue-se acelerar o processo de decapagem por umectao intensiva e uniforme da superfcie, aperfeioando tambm a inativao da superfcie decapada. Praticamente no h reduo de espessura alm daquela da carepa.

Outras vantagens do uso dos aditivos:

Melhor aderncia Aumento da resistncia dos revestimentosmetlicos trao e flexo


Reduo da fragilidade Ausncia de bolhas provenientes da decapagem, com melhor deformabilidade

cidos Decapantes para os metais mais importantes

Ao carbono

Tipo de cido: decapado com cido clordrico ou sulfrico, diluido. Concentraes: entre 10 e 20%. Tempo de decapagem: dependem da espessura da camada de carepa ou ferrugem Vantagens e desvantagens: cido Sulfrico: mais barato, mais econmico no consumo, mais fcil de regenerar, tem odor mais fraco, deve ser aquecido no uso, armazenvel em tambores de ferro. cido Clordrico: usado a temperatura ambiente, ataca menos o metal, reduz a fragilidade da decapagem, gera superfcies mais claras, armazenvel em tambores de vidro ou de loua.

O custo em geral o fator decisivo na escolha. Porisso o cido sulfrico o mais usado, alm do que vendido no mercado a concentraes mais altas (96% cido sulfrico contra 33% do cido clordrico), requerendo menor espao de armazenamento. Entretando o cido clordrico permite tempos menores de decapagem quando aquecido. O tempo de decapagem depende da quantidade de carepa e ferrugem, devendo ser determinado experimentalmente em cada caso. Em casos especiais pode-se usar cido fosfrico. Ele promove uma certa proteo contra a ferrugem e melhor aderncia das pinturas, mas mais oneroso. Dispensa lavagem e neutralizao posteriores.

Ferro Fundido

Tipo de cido: pode ser tratado com cido sulfrico ou clordrico diluido, usando aditivos. Concentraes: quando houver restos de areia na superfcie usa-se 7 a 10 % de HCl combinado com 1 a 3% de HF com temperaturas entre 20 e 5000 C Especificidades: a formao de ferrugem posterior evitada por um tratamento de cido fosfrico diludo. Aos Inoxidveis e aos cromo-nquel A limpeza pode ser feita por uma combinao de cido ntrico e cido fluordico, seguindo procedimentos de siderurgia.

Metais com colorao natural

Cobre e Suas Ligas Tipo de cido: cido sulfrico diludo utilizado a 6000 C Concentrao: de 10 a 15% Tempo de decapagem: no relevante pois a decapagem leve Aditivos: no so necessrios Especificidades: a superfcie resultante no apresenta brilho uniforme. Quando desejado tal atributo usa-se ataque por mistura de cidos , especialmente o cido ntrico.


Zinco Tipo de cido: cido clordrico ou sulfrico usado temperatura ambiente. Concentrao: 3 a 10% e combinado com aditivos. Especificidades: para ligas de zinco contendo Cu e Al passam por decapagem preliminar em mistura de cido crmico e clordrico e uma decapagem final em soluo com alto teor de cido crmico. Zinco fundido em geral s escovado, e antes da galvanizao a graxa removida por imerso rpida em soluo de 2 a 5% de HCl ou HNO3, com aditivo. Segue-se uma escovao final

Estanho e Chumbo Tipo de cido: cido clordrico 2 a 3% ou cido ntrico diluido. A decapagem seguida de uma lavagem eficiente e secagem imediata, evitando assim uma limpeza mecnica.

Alumnio e Suas Ligas

Tipo de soluo: soda custica diluida e cidos ntrico e fluordrico Especificidades: o aluminio e suas ligas so cobertos por camadas finas e densas de xidos quando expostos ao oxignio do ar, que devem ser removidas antes da aplicao de outros tratamentos. As peas passam em geral pela soluo de soda custica, com elevao de temperatura, devendo ser lavadas em seguida. Para remoo de residuos faz-se breve imerso em cido ntrico. Para ligas contendo silcio o processo ainda prev um banho adicional em soluo fraca de cido fluordrico, seguindo-se nova lavagem. Cascas de fundio e laminao so removidas obtendo-se uma superfcie clara e lisa. O grau de ataque da superfcie controlado pelo tempo de imerso. Cuidados: no caso de quantidades maiores de leo, graxa ou abrasivos, recomenda-se a remoo prvia da graxa.

Decapagem Eletroltica

Anlogo ao processo de remoo de graxa por mtodo eletroltico, empregando o desenvolvimento de gs para aumento da eficincia.

Tipos de Processos Eletrolticos Bullard-Dunn: neste mtodo as peas so ligadas ao ctodo. O anodo feito de chumbo ou de estanho, e o eletrlito contm cido sulfrico. O hidrognio se forma e quebra a camada de xido e as supefcies limpas recebem imediatamente um revestimento fino de chumbo ou estanho. O processo pode ser aplicado a todos os aos , incluindo os aos Cr-Ni e Cr-Mo. Trabalha com muita eficincia dentro de amplos limites de concentrao e densidade de corrente. As dimenses e dureza das peas no so alteradas. indicado para moldes de fundio com carepa e peas de preciso temperadas.

Decapagem andica: neste processo usam-se cidos inorgnicos e aditivos, especialmente para os aos, alumnio e suas ligas. Um controle rigoroso necessrio. Este processo indicado para peas com roscas que devero passar por posterior galvanizao. A pouca remoo do material do ncleo da rosca corresponde a um menor depsito na galvanizao ( decapagem de preciso).


Processo com Condutor Central: so banhos fortemente alcalinos ( ou com substncias fundidas), combinando altas densidades de corrente e altas temperaturas. O eletrlito uma soluo diluida de cido clordrico ou cido sulfrico. As peas so suspensas sem ligao metlica com a fonte de energia eltrica, entre o ctodo e o anodo. No existe portanto problemas de fixao ou contato deficiente. A corrente passa de um eletrodo para o outro atravs da pea ( condutor central), provocando decapagem da superfcie na entrada e saida. Decapagem mais uniforme conseguida por inverso intermitente dos polos.

empregado para a decapagem de arames, chapas, tiras e peas miudas, (acondicionadas em cestas). Variantes: Remoo Simultnea de Graxa e Ferrugem Pode ser conseguida por banho altamente alcalino concentrado, usando corrente contnua e elevao da temperatura. O ultrassom tambm empregado com sucesso na dacapagem .

Processos de Acabamento Fino

Retificao

Visa a eliminao das irregularidades, das fissuras, dos poros e dos corpos estranhos e dos xidos, satisfazendo as condies exigidas para posterior lustrao. Processo: satisfaz as condies acima atravs da remoo de material, utilizando rebolo em forma de disco. O rebolo remove material da pea por abraso . a retificao pode ser executada em duas etapas, retificao de desbaste e retificao de acabamento, dependendo do estado da superfcie a tratar.

Agentes: Os agentes da retificao so materiais abrasivos combinados com aglomerantes. O tamanho dos gros abrasivos definido atravs de peneiras normalizadas (DIN 1771). Para metais duros, geralmente retificados a seco, utiliza-se o corndon natural ou artificial, carbonetos duros ou pedra-pomes, com aglomerante cermico ou mineral (p.ex., argila, silicatos, quartzo), ou de resina sinttica ou de borracha.

Caractersticas: a seleo do tipo de rebolo, gro abrasivo e material aglomerante depende do material a retificar. Rebolos mais elsticos, como os de cortia, de feltro, de papelo ou de madeira, ou com tiras de couro ou feltro, portadores de gros abrasivos so usados para manter baixa a remoo do metal da pea. A velocidade de rotao tem influncia sobre o desempenho do rebolo e sobre o acabamento superficial. Rotaes excessivas pode provocar empastamento (por calor do atrito) e fissuras. As velocidades mximas so estabelecidas por norma (DIN 69 103). Cuidados especiais: Metais pesados e leves no devem ser retificados ou polidos com o mesmo rebolo. As velocidades mximas devem ser obedecidas para se alcanar um bom resultado. Outras variantes: tambm usada a retificao com fitas, especialmente para locais de difcil acesso. A fita elstica e no deixa riscos na superfcie. Pode-se usar velocidades mais altas sem riscos de acidentes. O acionamento feito por polia. Para os diferentes metais existem tambm velocidades e tipos de abrasivos recomendados

Polimento Mecnico


a lustrao dos metais que pode ser feita antes e/ou aps a aplicao de revestimentos. Pode ser feita manualmente com o uso de discos, em politrizes automticas ou pelo processo eletroltico

Polimento com discos Processo: idntico operao de retificao com rebolo. Utiliza os mesmos tipos de mquinas. Agente: um tipo de pasta aplicado sobre o disco girante. O disco feito de couro, feltro ou pano. Caractersticas: as rotaes so mais altas do que na retificao. Pode-se polir chapas, tiras e corpos de revoluo de forma complexa, em politrizes automticas equipadas com gabaritos.

Polimento em Tambores Processo: similar ao tamboreamento, usando-se esferas de ao para o polimento. Agentes: as esferas de polimento (ou pequenos cilindros) so usadas em combinao com um fluido de polimento, adequado ao estado da superfcie, dureza e natureza do material. O fluido de polimento pode ter base alcalina ou ciandrica. Eventualmente suficiente uma soluo de sabo. Pode-se tambm usar o polimento a seco, com retalhos de couro ou serragem.

Caractersticas: O processo pode ser mido ou a seco conforme visto acima. Cuidados Especiais: Em ambos os casos as esferas usadas no tambor devem ser lavadas, secas e protegidas contra a ferrugem quando em repouso. Este procedimento evita a formao de incrustaes duras

Polimento Eletroltico Rebarbamento e Lustrao

A condio para a aplicao deste processo que a superfcie da pea deve ser lisa . Processo: as peas a polir so ligadas ao anodo e imersas num eletrlito adaptado ao material. Os pontos salientes entram em soluo, devido maior densidade de corrente nestes pontos, enquanto as cavidades se mantm passivas. A remoo do material portanto um processo eletro-qumico. Agentes: corrente eltrica e substncia do banho

Caractersticas: os banhos trabalham com agitao do eletrlito e aumento de temperatura. Os vapores gerados devem ser aspirados. A densidade de corrente, a temperatura e a composio do banho devem ser rigorosamente controladas. O tempo de exposio de apenas alguns minutos. O metal base permanece isento de tenses favorecendo a aderncia de revestimentos galvnicos. Indicaes: indicado para metais pesados e leves, ferro fundido e peas fundidas sob presso. O processo j empregado para a lustrao do alumnio antes da anodizao. As peas devem estar isentas de carepa e xidos. Cuidados Especiais: peas muito perfiladas requerem precaues especiais por causa da densidade heterognea da corrente. Variantes: Existem processos qumicos de polimento sem uso de corrente eltrica. O mtodo no to eficiente quanto o eletroltico. Pode-se tambm empregar instalaes automticas combinadas de


polimento e galvanizao. Se simultaneamente for usado o ultrassom, os tempos de tratamento podem ser reduzidos.

Processos Especiais

Existem alguns procedimentos especiais que se destinam no s limpeza, mas a outros objetivos especficos. Estes procedimentos so aqui descritos.

Gravura Profunda

Pode ter vrios objetivos como: -Ataque de cristais de uma amostra metalogrfica -Obteno de superfcies rebaixadas em cilindros de impresso -Gravura de letras em metais executada por processos qumicos ou eletrolticos, sendo os ltimos mais precisos. O assunto no ser tratado aqui, mas pode ser procurado em literatura especializada, que aborda tambm os processos de carimbagem e inscrio com arco eltrico.

Remoo da Ferrugem atravs de Pastas

Tem por objetivos remoo de ferrugens e sais formados sem a influncia da temperatura, por ao atmosfrica ou qumica. Usa a aplicao de pastas preparadas com substncias portadoras orgnicas que contm cidos ou bases e inibidores da evaporao. As pastas cidas devem conter inibidores especiais. O tempo de atuao pode chegar a vrios dias. Em seguida as superfcies devem ser lavadas, neutralizadas e secas. A eficincia do mtodo restrita se as superfcies estiverem ao tempo. As peas limpas devem ser cobertas por pintura protetora assim que termine o processo. Uso: para instalaes estacionrias com grandes superfcies que no permitam decapagem ou limpeza mecnica OBS: bloqueios de unies parafusadas ou ajustadas causados por temperatura no podem ser soltos por decapagem. Nestes casos recomenda-se o aquecimento.

Remoo das Incrustaes de Caldeiras e outras Mquinas

Tem por objetivo remover carepa, ferrugem e demais depsitos em caldeiras de vapor, trocadores de calor , recipientes e condutores de gua ( estrangulamentos). Usa a aplicao de cidos diluidos, alternada com a aplicao de solues alcalinas. xidos de ferro de baixa solubilidade, depsitos orgnicos e inorgnicos podem ser dissolvidos por processos especiais, empregando elevao de temperatura. O processo eficiente pois atinge com a mesma qualidade locais inacessveis a outros mtodos de limpeza.


Cuidados: o uso de inibidores com ao protetora garantida essencial para que possam ser empregados at a temperatura de ebulio.

Remoo de revestimentos velhos por decapagem

Tem por finalidade remover revestimentos velhos ou defeituosos. Processos qumicos ou eletrolticos so os mais usuais Agentes: para os revestimentos delgados de cromo usa-se cido clordrico diluido 1:1. para revestimentos mais espessos (cromo duro) usa-se soluo alcalina temperatura ambiente. Para os revestimentos de nquel usa-se mistura de cido sulfrico e cido ntrico com aditivos. Para depsitos de cobre, zinco,estanho e metais nobres usam-se banhos especiais, alcalinos ou cidos. Para camadas velhas de fosfatos, usa-se cido clordrico ou ntrico, diluidos Cuidados: o manuseio de solues contendo cianetos deve ter rigorosa precauo. O mesmo se aplica remoo de esmaltes em solues altamente concentradas ou banhos fundidos.

QUESTES SOBRE TRATAMENTOS SUPERFICIAIS EM PEAS METLICAS

1) Qual o objetivo dos tratamentos superficiais em peas produzidas pela indstria? Cite cinco benefcios decorrentes da alterao da superfcie metlica.

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2) Quais os tratamentos preliminares que se devem realizar nas peas antes da aplicao do revestimento

PVD/CVD ou tratamento termoqumico?

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3) Qual a operao de limpeza recomendada para remoo de leo/graxa e sujeira aderidos na superfcie das peas? Explique os diferentes mtodos disponveis para esta remoo. Do que depende a escolha do mtodo?

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4) Qual a operao de limpeza recomendada para remoo de xidos (ferrugem) ou carepa da superfcie

das peas? Explique os diferentes mtodos disponveis para esta remoo.

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5) No que consistem os processos de acabamento fino e os processos especiais? Qual a finalidade destes

tratamentos superficiais?

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SEMINRIO SOBRE PROCESSOS DE REVESTIMENTO (aplicaes, processamento, estrutura e propriedades)

1. Zincagem; 2. Cromagem; 3. Fosfatizao; 4. Revestimento PVD; 5. Revestimento CVD;

6. Deposio por Asperso Trmica

7. Deposio por Soldagem

4. BIBLIOGRAFIA

1. CALLISTER JR, W. D. Fundamentos de Cincia e Engenharia dos Materiais, 1a Edio, Rio de Janeiro:LTC, 2006.

2. CIMM Centro de Informao Metal Mecnica. Disponvel em:

http://www.cimm.com.br/portal/material_didatico)

apostila ttt

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