- Cite exemplos de tratamentos de superfície que envolvem processos difusivos e processos não difusivos. Faça um paralelo entre propriedades mecânicas obtidas entre essas duas modalidades de tratamentos superficiais.
Passo 1
O enunciado pede dois conjuntos de exemplos de tratamentos de superfície – aqueles que usam processos difusivos e aqueles que não usam – e um paralelo entre as propriedades mecânicas que se obtêm em cada modalidade. Para resolver, precisamos entender o que caracteriza um processo difusivo (incorporação de átomos na rede do substrato) e um não difusivo (aplicação de uma camada heterogênea), listar exemplos de cada e comparar dureza, resistência ao desgaste, fadiga, tensões residuais, adesão e alteração dimensional.
Passo 2
Processos difusivos
- Nestes, átomos de um elemento (C, N, B, etc.) penetram na superfície do aço ou outra liga, formando uma camada “casca” enriquecida.
- Exemplos clássicos:
- Cementação (carburizing): difusão de carbono em aços de baixo carbono para aumentar dureza e resistência ao desgaste.
- Nitretação: difusão de nitrogênio (ou nitrogênio e carbono, na nitrocarbonetação) em aços ou ligas de titânio para formar compostos duros (
, –3N). - Boridação (boriding): difusão de boro, conferindo camadas muito duras (FeB,
). - Carbonitretação e oxicimentação: combinação de C e N (e/ou oxigênio) para ajustar a espessura e dureza da camada.
Passo 3
Processos não difusivos
- Aqui não há penetração atômica significativa no metal de base; forma-se uma película ou revestimento com forte adesão, mas sem “case” difuso.
- Exemplos típicos:
- Deposição física de vapor (PVD) e química de vapor (CVD) de nitretos metálicos (TiN, CrN, DLC).
- Têmpera por chama ou indução com revenido superficial rápido (quase que só alterando microestrutura sem invenção de novos compostos).
- Jateamento térmico (plasma spray, HVOF) de cerâmicas (
, ) e metais (WC–Co) para alta resistência ao desgaste. - Revestimentos eletrolíticos (niquelação, cromagem dura).
- Anodização (no alumínio, formando óxido
).
Passo 4
Paralelo das propriedades mecânicas
- Dureza e desgaste:
- Difusivos: geram uma camada “gradual” de dureza (casca), que varia da superfície até o núcleo; boa resistência ao desgaste e melhor tenacidade devido ao gradiente de propriedades.
- Não difusivos: geralmente maior dureza superficial absoluta (por ex. TiN ou DLC), mas sem gradiente; em cerâmicas spray, a dureza pode ser muito alta, porém mais frágil.
- Fadiga e tensões residuais:
- Difusivos: podem induzir compressão residual na casca, melhorando resistência à fadiga e à fissuração.
- Não difusivos: PVD/CVD tendem a gerar tensões residuais de tração na interface, exigindo controle de adesão; jateamento pode gerar compressão superficial se for com plasma a baixa temperatura.
- Adesão e espessura:
- Difusivos: ligação metalúrgica, ótima adesão, mas camadas relativamente finas (0,1–2 mm) e controladas pela cinética de difusão.
- Não difusivos: adesão por entrelaçamento mecânico/químico, camadas de micrômetros a poucos milímetros; espessuras maiores (spray térmico) ou muito finas (PVD/CVD: 1–10 µm).
- Alteração dimensional e acabamento:
- Difusivos: ligeiro inchaço superficial, mas geralmente baixa rugosidade extra; acabamento costuma ser bom.
- Não difusivos: podem alterar forma geometricamente (spray grosso); PVD/CVD acrescenta pouco volume, mantendo tolerâncias apertadas.
Resposta
Exemplos de processos difusivos:
- Cementação (carburizing)
- Nitretação e nitrocarbonetação
- Boridação
- Oxicimentação
Exemplos de processos não difusivos:
- Revestimentos PVD/CVD (TiN, CrN, DLC)
- Jateamento térmico (plasma spray, HVOF)
- Cromagem dura e niquelação eletrolítica
- Anodização de alumínio
Paralelo das propriedades mecânicas:
- Difusivos criam gradiente de dureza, induzem compressão residual e mantêm boa tenacidade, com camadas de 0,1–2 mm.
- Não difusivos fornecem dureza máxima superficial e controle de espessura (1 µm a alguns mm), porém podem ter tensões de tração internas e risco de descolamento se mal aplicados.