Tratamento termoquimico

Tratamentos Termoquímicos [8]
Projeto mecânico resistência ao desgaste + tenacidade

endurecimento superficial Têmpera superficial Tratamentos termoquímicos

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

formação de uma superfície dura com núcleo tenaz

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Têmpera superficial por aquecimento indutivo:

http://www.youtube.com/watch?v=zR9shiuntMY

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Tratamentos termoquímicos: promover o endurecimento superficial através do enriquecimento de intersticiais (C,N) por difusão atômica, seguida de têmpera normalmente em óleo.

Processos industriais:
Cementação (C) sólida Nitretação (N) líquida Carbonitretação (C,N) gasosa Cianetação (C,N) plasma (iônica) 3>

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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 ⎤ ⎢ m2 ⋅ s ⎥ ⎣ ⎦

D – coeficiente de difusão D = f(freqüência e deslocamento) [D] = [m2.s-1] 4>

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

∂c ⎞ ∂c ∂ ⎛ = ⎜D ⋅ ⎟ ∂x ⎝ ∂x ⎠ ∂t 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. 5>

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Variação do coeficiente de difusão D no ferro:
1E-10

Coeficiente de difusão D [m2/s]

1E-11 1E-12 1E-13 1E-14 1E-15 1E-16 1E-17 1E-18 1E-19 1E-20 1E-21 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 13001400

C Ti Fe C Ti Fe

Feγ Feα

⎛ −Q ⎞ D = Do ⋅ exp⎜ ⎟ ⎝R ⋅ T ⎠

austenita Feγ ferrita Feα
Temperatura [oC]

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Exemplo da difusão de carbono através da superfície:

concentração de carbono

superfície

centro

austenita

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