1. Identifique as possíveis alterações microestruturais dos substratos dos aços devidas aos processos de cementação e de nitretação.

Passo 1

O enunciado pede para identificar as alterações microestruturais produzidas no substrato de aços pelos tratamentos de cementação (carburização) e de nitretação. O conteúdo envolve difusão de átomos (C ou N) na superfície, formação de novas fases (martensita, nitretos, cementita) e zonas distintas (camada de superfície, zona de transição, núcleo).

Passo 2

Na cementação ocorre difusão de carbono na superfície do aço a temperaturas típicas de 900 950\,^\circ\mathrm{C}. Isso gera três regiões principais:
  • Camada de alto carbono (case): enriquecida em C, que após têmpera forma \alpha'-martensita rica em carbono e, conforme o aço, pode conter cementita \text{Fe}_3\text{C} na forma de rede ou segregada nos contornos de grão. Também pode haver fração de austenita retida.
  • Zona de transição: gradiente de carbono decrescente, onde se formam perlita troostita ou martensita de baixo teor de carbono.
  • Núcleo ou substrato profundo: permanece com estrutura original (perlita e ferrita, se for aço médio a baixo carbono), pouco afetado pela difusão.

Passo 3

Na nitretação difunde nitrogênio a temperaturas mais baixas 500 580\,^\circ\mathrm{C} sem necessidade de têmpera. As regiões típicas são:
  • Camada composta (white layer): formada por nitretos de ferro \gamma'- \text{Fe}_4\text{N} e/ou \varepsilon- \text{Fe}_{2–3}\text{N}.
  • Zona de difusão: α-ferrita saturada em N com precipitação de nitratos metálicos (por ex. CrN, VN ou AlN em aços liga), gerando endurecimento por dispersão de nitretos.
  • Núcleo: mantém a microestrutura original sem alteração significativa de fases.

Passo 4

Comparando os dois processos:
  • Cementação produz camada martensítica endurecida por alto teor de C, com possível rede de cementita e austenita retida, seguida de têmpera que induz tensões internas e fragilidade se não temperado adequadamente.
  • Nitretação forma nitretos superficiais estáveis e endurece por precipitação na matriz ferrítica, sem transformação martensítica nem necessidade de têmpera, o que reduz distorções e tensões residuais maiores.

Resposta

Possíveis alterações microestruturais no substrato de aços:
  • Cementação:
    • Camada case: \alpha'-martensita rica em carbono, rede de \text{Fe}_3\text{C}, austenita retida.
    • Zona de transição: martensita de baixo C ou perlita troostita.
    • Núcleo: estrutura original (perlita + ferrita).
  • Nitretação:
    • Camada composta: nitretos \gamma'- \text{Fe}_4\text{N} e/ou \varepsilon- \text{Fe}_{2–3}\text{N}.
    • Zona de difusão: ferrita saturada em N com precipitação de CrN, VN, AlN.
    • Núcleo: microestrutura original (perlita + ferrita) praticamente inalterada.

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