Quais são as principais semelhanças e diferenças entre os tratamentos de têmpera superficial e cementação? Considere na sua resposta os seguintes aspectos: procedimento para realização, proposito para sua realização, tipo de aço e microestrutura resultante.
R: Semelhanças: Tanto a têmpera superficial quanto a cementação visam um endurecimento da camada superficial do material, mantendo seu núcleo mais dúctil. Isto para peças que necessitam de alta dureza superficial, alta resistência à desgaste, e submetidas a cargas superficiais elevadas, um exemplo de peça onde são em pregados estes tratamentos são as engrenagens.
Nos 2 casos o material é aquecido até sua temperatura de austenitização, e também, resfriado rapidamente.
Nos 2 tratamentos podemos usar aços ao carbono quanto aços com elementos de liga.
Nos 2 casos temos a formação de martensita.
Diferenças: Na cementação obtemos martensita na peça toda, sendo que no interior da peca, temos martensita com menor teor de carbono (e por tanto mais dúctil) do que a superfície da peça. Já na têmpera superficial, a martensita é somente formada na superfície da peça, e seu interior conserva as propriedades iniciais.
A têmpera superficial é utilizada para peças grandes, onde se fosse realizada cementação, seria preciso de um forno grande, e consequentemente seria mais caro. Além disso para peças pequenas, a têmpera superficial pode não funcionar corretamente devido a austenitização total da peça, neste caso usase a cementação.
No caso da cementação, a peça inteira é aquecida até sua temperatura de austenitizacao, já na têmpera superficial, só a superfície da peça é aquecida. Também na cementação ocorre um enriquecimento em carbono na superfície da peça, fato que não ocorre na têmpera superficial. Na têmpera superficial são usados aços com teor de carbono superiores a 0.3 %, devido à melhor qualidade de martensita resultantes. Já na cementação, são usados aços com teores inferiores a 0.3%, já que a superfície será enriquecida com carbono, e a martensita mais dura então só será formada na superfície da peça.

Passo 1

O enunciado pede para comparar dois tratamentos térmicos superficiais de aços: têmpera superficial e cementação. Vamos ver o conteúdo de tratamento de superfície, temperatura de austenitização, resfriamento rápido e martensita, e comparar procedimento, propósito, tipo de aço e microestrutura resultante.

Passo 2

Em ambos os tratamentos o objetivo é hardar apenas a camada externa da peça, mantendo o núcleo mais dúctil. Para isso em ambas as técnicas o aço é aquecido até a faixa de austenitização e depois resfriado rapidamente, gerando martensita na região tratada e preservando propriedades originais no interior.

Passo 3

O procedimento de cementação consiste em:
  • Aquecer a peça inteira em um meio rico em carbono (gás, líquido ou sólido) à temperatura de austenitização ( 900-- 950^circC).
  • Permanecer nesse banho carburante por tempo controlado para difundir carbono até a profundidade desejada.
  • Resfriar rapidamente (têmpera) para transformar a superfície em martensita rica em carbono e o núcleo em martensita menos rica (ou perlita/ferrita com menor dureza).

Passo 4

O procedimento de têmpera superficial consiste em:
  • Aquecer apenas a camada superficial da peça (por chama, indução ou laser) até a temperatura de austenitização.
  • Resfriar imediatamente só essa superfície (geralmente com jato de água ou óleo), promovendo martensita superficial.
  • O núcleo permanece praticamente à temperatura ambiente, sem alteração microestrutural.

Passo 5

Quanto ao tipo de aço:
  • Cementação: usa-se aço de baixo teor de carbono ( <0,3%,C), pois a superfície receberá carbono extra durante o processo.
  • Têmpera superficial: costuma-se usar aço de médio a alto teor de carbono ( >= 0,3%,C) para garantir boa dureza martensítica na camada aquecida.

Passo 6

Na microestrutura final:
  • Cementação gera uma “casca” martensítica rica em carbono, seguida por um gradiente até o núcleo que pode ficar perlítico/ferrítico ou martensítico com baixo carbono.
  • Têmpera superficial forma martensita apenas na camada aquecida; o interior mantém a microestrutura original (perlita, ferrita ou até bainita, dependendo do aço).

Resposta

Semelhanças:
bul<=t Ambos endurecem a superfície por transformação martensítica, mantendo o núcleo dúctil.
bul<=t Em ambos há aquecimento até austenitização e resfriamento rápido.
bul<=t Podem empregar aços ao carbono ou ligados.
Diferenças:
bul<=t Procedimento: na cementação a peça inteira é imersa em meio carburante; na têmpera superficial só a superfície é aquecida (chama, indução).
bul<=t Propósito de seleção do aço: cementação usa aços com <0,3%,C; têmpera superficial prefere-se aços com >=0,3%,C.
bul<=t Enriquecimento de carbono: ocorre na cementação (carbono difunde-se); não ocorre na têmpera superficial.
bul<=t Microestrutura: cementação deixa casca martensítica rica em C e núcleo de martensita leve ou perlita/ferrita; têmpera superficial só martensita na superfície, núcleo intacto.

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