Cementa O

Tratamentos Termoquímicos [23]
¾ Projeto mecânico

resistência ao desgaste
+ tenacidade

endurecimento superficial ƒ Têmpera superficial fi i l

Visualização das tensões no contato mecânico entre t engrenagens cilíndricas ilí d i d de d dentes t retos t (efeito fotoelástico).

ƒ Tratamentos termoquímicos formação de uma superfície dura com núcleo tenaz

1>

Tratamentos Termoquímicos
¾ Tratamentos termoquímicos: promover o endurecimento superficial fi i l através t é d do enriquecimento i i t d de iintersticiais t ti i i (C
(C,N)
N) por difusão atômica, seguida de têmpera normalmente em óleo.

Processos industriais:
ƒ Cementação (C) sólida ƒ Nitretação (N) líquida ƒ Carbonitretação (C,N) gasosa ƒ Cianetação
Ci
t ã (C
(C,N)
N)

2>

Tratamentos Termoquímicos
¾ Fluxo de átomos
(J)

quantidade de átomos por unidade de tempo por unidade de área.
Primeira Lei de Fick:
- cálculo da difusão estacionária
(fluxo constante)

área unitária dc
J = −D ⋅ dx ⎡ átomos ⎤
⎢⎣ m 2 ⋅ s ⎥⎦

D – coeficiente de difusão
D = f(freqüência e deslocamento)
[D] = [m2.s-1]
3>

Tratamentos Termoquímicos
¾ Segunda Lei de Fick

considera as variações de fluxo / concentração ao longo do tempo.

∂c
∂ ⎛
∂c ⎞
=
⎜D ⋅
⎟
∂t
∂x ⎝
∂x ⎠ fl fluxo
J
Solução:

x
⎛
⎞ c = c o ⋅ erfc ⎜
⎟
⎝2 ⋅ D ⋅ t ⎠ sendo co a concentração inicial, erfc a função erro complementar, D o coeficiente de difusão e t o tempo.
4>

Tratamentos Termoquímicos
¾ Variação do coeficiente de difusão D no ferro:
C
Ti
Fe
C
Ti
Fe

Co oeficien nte de d difusão D [m2/s s] 1E-10
1E-11
1E-12
1E-13
1E-14

Feγ
Feα

⎛ −Q ⎞
D = Do ⋅ exp⎜
⎟
⎝R ⋅ T ⎠

1E-15
1E-16
1E-17

austenita
Feγ

1E-18
1E-19
1E-20

ferrita
Feα

1E-21
500

600

700

800

900

1000 1100 1200 13001400

Temperatura [oC]

5>

Tratamentos Termoquímicos
¾ Exemplo da difusão de carbono através da superfície:

concentração de carbono

superfície

centro

austenita

6>

Tratamentos Termoquímicos
¾ Parâmetros do processo de cementação:
ƒ Aço com baixo teor de carbono (C < 0,25%);
ƒ