Tudo sobre endurecimento de case – métodos, benefícios e usos

Arma de fogo reforçada

O endurecimento superficial é um processo preciso de tratamento de superfície. Ele vem em vários tipos, incluindo endurecimento por indução, carbonitretação e nitretação, entre outras. Você pode aplicá-la para aumentar a dureza da superfície. A técnica enriquece principalmente a camada externa do seu componente. Normalmente, utiliza difusão de carbono ou nitrogênio em altas temperaturas, variando de 500 ° C a 580 ° C. Isso ocorre por meio de um processo conhecido como carburação. A superfície torna-se extremamente dura e resistente ao desgaste.

Enquanto isso, o núcleo interno da sua peça permanece macio. Isso a mantém rígida e resistente a choques por dentro. Você obtém componentes que suportam bem o estresse. 

Peças cementadas são perfeitas para condições de alto atrito e alto impacto. Além disso, prolongam a vida útil das suas peças e melhoram o desempenho em ambientes exigentes. Neste artigo, você explorará todo o processo. Você também verá usos e vantagens no mundo real.

O que é endurecimento de case?

Endurecimento de capa

O endurecimento do case é semelhante ao tratamentos de superfície Processo. Geralmente usado para endurecer superfícies metálicas. O núcleo interno permanece resistente e resiliente. Isso confere às suas peças características combinadas.

Um núcleo macio lida melhor com impactos e tensões. Permanece dúctil, forte e resistente a choques. Mas, por si só, desgasta-se rapidamente. É por isso que você também precisa de dureza superficial.

É aí que entra o endurecimento superficial. Ele ajuda a combater o desgaste e o atrito. Além disso, evita a erosão das peças durante a operação. Você obtém maior durabilidade sem perder a tenacidade.

Existem diferentes maneiras de endurecer superfícies. Às vezes, é possível alterar diretamente a estrutura cristalina. Outras vezes, é possível adicionar novos elementos à superfície. No entanto, o calor é sempre essencial, independentemente do método. 

Altas temperaturas facilitam a difusão e as alterações químicas. É assim que se forma uma camada fina e endurecida. No geral, isso confere à sua peça um desempenho superficial perfeito. (Leia mais sobre endurecimento por precipitação).

Processo de Endurecimento de Caso

Processo de Endurecimento de Caso

Vamos ver como cementar aço ou outros metais. O procedimento envolve a cementação, seguida de têmpera, antes da têmpera. Ele transforma a composição do material e suas propriedades de resistência. O processo completo de cementação é executado da seguinte forma:

Carburação: Adiciona carbono à superfície

Processo de Cementação de Metais

O procedimento inicial envolve a cementação. Durante esse processo, a peça é aquecida em um ambiente rico em carbono. A temperatura permanece entre 880 ° C e 950 ° C. A superfície metálica torna-se permeável ao carbono durante o processo de aquecimento. Após o processo, você obterá uma camada dura enriquecida com carbono na superfície. A tenacidade permanece intacta porque a parte interna do metal permanece macia.

Os dois processos de cementação comumente usados ​​incluem tratamento de gás e tratamento de banho de sal. Ao realizar a cementação a gás, a peça é envolvida com gases de carbono para realizar o processo. A cementação por banho de sal envolve a colocação do componente dentro de um banho de sal fundido. As partículas de carbono penetram na superfície do material durante ambos os processos de tratamento. Uma camada extra-resistente se forma como resultado do processo. O tempo de aquecimento determina a profundidade da infiltração de carbono.

Endurecimento: bloqueando a força

Endurecimento de metais

Após a cementação, as peças são então submetidas ao endurecimento. A peça precisa ser reaquecida até atingir a faixa de austenitização. A superfície obtém prontidão a partir da mudança estrutural antes de prosseguir. O objeto recebe têmpera rápida através do uso de aplicações de óleo, água ou ar. O resfriamento rápido aprisiona a complexa estrutura martensítica dentro do material.

A resistência superficial da sua peça aumenta por meio de um processo de têmpera. Os ganhos de resistência superficial com a têmpera melhoram simultaneamente a resistência à fadiga e a capacidade de carga. Sua peça pode ser temperada imediatamente após a cementação ou após a conclusão do processo de reaquecimento. O objetivo deste processo é gerar uma forte cobertura externa.

Têmpera: melhora a tenacidade e reduz o estresse

Têmpera de Aço

O último processo de tratamento térmico é conhecido como revenimento. Após o endurecimento, a peça passa por outro processo de aquecimento a temperaturas reduzidas. Reduzir a velocidade do processo de resfriamento é essencial para alcançar os resultados desejados. Durante o revenimento, a tensão interna e a fragilidade diminuem.

Uma superfície que se desintegra facilmente deve ser evitada a todo custo. O processo de têmpera permite equilibrar a resistência aumentando a ductilidade do material. As propriedades mecânicas finais atingem seu estado ideal por meio deste método. 

Quando usar o Case Hardening?

Aplicações do endurecimento de camada

A aplicação do cement hardening ocorre quando a manutenção da durabilidade da superfície é uma prioridade. É ideal para metais macios, incluindo aço carbono, e raramente para alguns metais não ferrosos que utilizam processos especializados. Os materiais requerem assistência externa para combater danos por desgaste. É necessário aguardar até que a superfície endureça, pois máquinas-ferramentas têm mais dificuldade para trabalhar com superfícies duras.

Alguns processos exigem que o endurecimento ocorra antes da fase de fabricação. O método depende do design do seu produto, bem como de suas necessidades funcionais. O objetivo principal permanece o mesmo em todos os procedimentos. A superfície deve ter excelente durabilidade, mantendo a flexibilidade interna.

Quando o orçamento é uma grande preocupação

O alto preço dos aços para ferramentas se deve ao fato de que estes proporcionam propriedades de resistência aprimoradas. Em alguns casos, podem custar mais de 20 vezes mais do que os materiais básicos. Nem sempre é necessária a resistência do aço para ferramentas. O material alternativo para essa aplicação seria o aço de baixo carbono. Ele permite uma maior redução de custos por meio da eficiência de material e energética. O aquecimento de toda a seção transversal do material não é necessário. As áreas críticas tornam-se tenazes, enquanto o restante do material permanece inalterado.

Quando você precisa de propriedades especiais

O cementação proporciona aos proprietários de equipamentos propriedades distintas. A superfície externa apresenta uma camada protetora de dureza. Por outro lado, o material interno permanece flexível. O material dentro da seção central pode suportar tensões e impactos. A superfície externa mantém sua capacidade de resistir ao atrito e ao desgaste.

As propriedades combinadas de um exterior rígido e um interior macio aumentam o desempenho dos acoplamentos. Esses componentes prolongam sua vida útil operacional, pois gerenciam o desalinhamento com mais eficiência. Peças temperadas fabricadas dessa forma não oferecem a mesma amplitude de movimento. A têmpera superficial confere ao seu componente a resistência e a confiabilidade necessárias. 

Quando o aço de alta qualidade não está disponível

Classificação de aço

Às vezes, é impossível adquirir aço para ferramentas. A qualidade atual pode não estar disponível em estoque local. Além disso, as dimensões necessárias do produto podem não estar disponíveis no mercado.

A compra de grandes quantidades em estoque resulta em perdas financeiras e atrasos na produção. Você pode optar pelo aço de baixo carbono, pois ele tem maior disponibilidade do que os produtos de aço de alta qualidade.

Você pode aplicar o processo de endurecimento apenas nas áreas de superfície selecionadas. A técnica produz resultados satisfatórios para aplicações não essenciais. Você lida com eficiência com questões de fornecimento e mantém as capacidades operacionais padrão.

Quando a aplicação exige resistência superficial

Componente de aço temperado durável

Nem todas as peças precisam ser totalmente duras. Algumas precisam de proteção apenas na superfície externa. Isso é comum em peças como limas e dentes de engrenagens.

As limas precisam da dureza apenas dos dentes, enquanto o restante do material permanece sem endurecimento. O material deve ser endurecido apenas através de suas camadas superficiais. O produto mantém a durabilidade adequada mesmo após atingir a dureza superficial desejada. O núcleo rígido permanece fácil de fabricar, juntamente com a superfície endurecida.

Entenda o funcionamento das engrenagens quando submetidas a estresse mecânico. Os dentes precisam ser duros para durar mais e resistir ao desgaste. Apesar desse requisito, todo o seu interior não requer dureza total. Tornar o material da engrenagem muito duro em toda a sua extensão criará fragilidade. O processo de cementação resolve esse problema completamente. Por meio desses processos, obtém-se resistência ao desgaste, mantendo a flexibilidade em todo o material do núcleo.

Que tipos de metais podem ser cementados?

• Aço de baixo carbono
• Aço carbono de alta
• Ferro fundido
• Aço de alta resistência e baixa liga (HSLA)
  Aço ferramenta
• Aços Inoxidáveis
• Ligas de titânio e alumínio (casos especiais)

Componentes comuns que você pode endurecer

Fixadores endurecidos

• Engrenagens
• Fixadores
• Árvores de cames
• Rods
• Pinos
• virabrequins
• eixos
• Rolamentos
• Acoplamentos
• Eixos
• Molas
• Dente de engrenagem
• Assentos de válvulas
• Placas de embreagem
• Tambores

Endurecimento superficial vs. endurecimento superficial

Endurecimento de Superfícies

O endurecimento superficial produz efeitos de endurecimento que afetam apenas a área superficial externa da peça. A superfície é aquecida a uma temperatura definida, mantendo o interior abaixo do ponto de austenitização. O material aquecido deve ser resfriado à temperatura superficial desejada em um meio composto de água, óleo ou ar. O aquecimento rápido faz com que as camadas externas endureçam, deixando a área interna do material em seu estado original.

Por outro lado, no endurecimento superficial, carbono ou nitrogênio são introduzidos na superfície e calor é aplicado para permitir sua difusão no metal.A parte externa endurece, apesar do núcleo interno permanecer flexível. O processo requer difusão química, altas temperaturas e exposição prolongada a essas condições.

O que é aço cementado?

Peças de aço temperado

O aço cementado possui uma camada externa rígida. Durante a operação, as peças de aço são tratadas com calor para melhorar a resistência da superfície. O núcleo do aço permanece macio, porém rígido e flexível. Essa mistura ajuda a peça a resistir ao desgaste e ao impacto.

Você o encontrará em componentes como engrenagens e fixadores. Funciona muito bem onde o atrito e a tensão ocorrem com frequência. É usado em carros, máquinas e ferramentas pesadas. A superfície permanece resistente, enquanto o interior absorve o impacto.

Benefícios do endurecimento de caixa

Aqui estão os benefícios padrão de tratamento térmico de metais, como o endurecimento de caso.

Peças mais duráveis

Através do cementação, um produto alcança uma vida útil operacional prolongada. A camada externa protetora das peças proporciona durabilidade, resistindo ao estresse mecânico. Assim, prolonga sua vida útil. Geralmente, funciona melhor para componentes que sofrem pressão ou movimento contínuo.

Melhor resistência ao desgaste

A camada externa torna-se mais resistente, pois resiste a danos causados ​​por arranhões, amassados ​​e diversos outros tipos de impactos. A capacidade das peças cementadas de suportar o uso intenso resulta em maior durabilidade, pois não se deterioram tão rapidamente. Isso resulta em menor necessidade de substituições e manutenção.

Mais forte e confiável

O processo torna as peças mais resistentes. Forças intensas não causam flexão ou fratura desses componentes. Ele fortalece componentes submetidos a alto estresse mecânico, principalmente em engrenagens e eixos.

Suporta altas temperaturas

A resistência das peças cementadas permanece intacta mesmo quando submetidas a altas temperaturas de operação. Esses componentes são excelentes opções para ambientes operacionais quentes devido à sua tolerância ao calor.

Resumo

O cementação é um tratamento de superfície valioso. Seu uso é amplamente difundido em diversos setores atualmente. É particularmente eficaz em situações onde vibrações, cargas de choque e desalinhamento são comuns. Ele proporciona a combinação ideal de dureza e durabilidade da superfície, sem tornar o material excessivamente quebradiço.

At Tecnologia Boda, oferecemos abrangente serviços de tratamento térmico para suas peças personalizadas. Você pode escolher entre cementação, têmpera por indução, nitretação ou carbonitretação. Ajustamos o processo para atender ao seu tipo de metal e aos requisitos de projeto. Seja usando aço de baixo carbono, aço de liga ou materiais especiais, garantimos a resistência da superfície enquanto o núcleo permanece tenaz. Você receberá peças com melhor resistência ao desgaste, maior vida útil e desempenho ideal. Trabalhamos com peças complexas como engrenagens, eixos, pinos, fixadores e muito mais.

Esperamos que este guia tenha ajudado você a entender melhor o processo de cementação. Para mais informações sobre métodos de tratamento térmico e outros tópicos de engenharia mecânica, explore nosso blog e mantenha-se atualizado.

Perguntas Frequentes

Q1: O que significa endurecimento de caso?

O cementação é um processo de tratamento térmico. Ele endurece apenas a superfície externa das peças metálicas. O núcleo permanece macio e resiliente na parte interna. Isso aumenta a resistência ao desgaste e a resistência mecânica.

Q2: Quais são as desvantagens do endurecimento de caso?

O cementação não consegue penetrar profundamente em peças espessas. Além disso, é demorado e consome muita energia. Alguns métodos exigem equipamentos ou gases especiais. Nem todos os metais podem ser cementados.

Q3: Qual é a cor do endurecimento do case?

O aço cementado apresenta tons de azul, marrom ou roxo. Essas cores se originam da oxidação durante o processo de tratamento térmico. Confere uma aparência de superfície distinta e padronizada. O tom exato depende da temperatura e do método.

Q4: Por que o virabrequim é cementado?

Virabrequins enfrentam cargas pesadas e atrito. O cementação aumenta a resistência superficial e a durabilidade. Ele previne o desgaste sem tornar o núcleo quebradiço. Dessa forma, ele dura mais sob estresse.

Q5: Qual é um exemplo de endurecimento de caso?

A cementação é um processo típico de cementação. Ela adiciona carbono à superfície do aço de baixo carbono. Engrenagens, eixos de comando de válvulas e pinos frequentemente utilizam esse método. Essas peças precisam de uma carcaça rígida com um núcleo rígido.

Q6: Qual é a diferença entre endurecimento superficial e endurecimento superficial?

O cementação é um tipo de endurecimento superficial. Ele endurece a camada externa de um metal. No entanto, o cementação por cor frequentemente envolve alterações químicas, como a infusão de carbono ou nitrogênio. O endurecimento superficial também pode ser obtido por aquecimento direto ou pelo uso de lasers.