Principal diferença - Endurecimento de Caixa vs Endurecimento de Superfície

O tratamento térmico é o uso do calor para modificar as propriedades de um material, principalmente na metalurgia. É um tipo de processo industrial envolvido na alteração das propriedades químicas e físicas de metais e ligas metálicas. Existem quatro tipos principais de métodos de tratamento térmico, como recozimento, têmpera, endurecimento e normalização. O endurecimento é o processo de aumentar a dureza de um metal. Existem dois tipos principais de processos de endurecimento: endurecimento de case e endurecimento de superfície. A principal diferença entre o endurecimento por case e o endurecimento superficial é que o endurecimento de caso aumenta a dureza da superfície do metal infundindo elementos na superfície dos materiais, formando uma camada fina de liga mais dura, enquanto o endurecimento de superfície aumenta a dureza da superfície enquanto o núcleo permanece relativamente macio.

Principais áreas cobertas

1. O que é Case Hardening - Definição, Etapas do Método 2. O que é Endurecimento de Superfície - Definição, Endurecimento de Superfície Diferencial, Endurecimento de Superfície de Estrutura de Metal Diferencial 3. Qual é a diferença entre o endurecimento de case e o endurecimento de superfície - Comparação das principais diferenças

Termos-chave: Temperatura de austenitização, cementação, endurecimento de case, tratamento térmico diferencial, endurecimento de superfície diferencial, endurecimento por chama, endurecimento, endurecimento por indução, nitretação, endurecimento de superfície

O que é Case Hardening

O endurecimento de case é o processo de endurecimento da superfície de um metal infundindo elementos na superfície do metal, formando uma camada fina de uma liga mais dura. Essa camada externa é chamada de “case”, o que leva a denominar esse processo de case hardening.

Vamos considerar o endurecimento de aço doce como um exemplo para entender o endurecimento de uma liga de metal. O método de endurecimento é geralmente usado para ligas metálicas com baixo teor de carbono, como aço macio. O elemento que é infundido na superfície é o carbono. O carbono é aplicado a uma profundidade de aproximadamente 0,03 mm. Isso torna o núcleo do aço intocado; assim, as propriedades permanecem inalteradas.

Processo de Endurecimento da Caixa

Figura 1: O aço é aquecido em vermelho antes de infundir carbono na superfície

Existem três etapas no processo de endurecimento de case:

1. O aço é aquecido até ficar vermelho aquecido.
2. O aço é retirado da lareira e mergulhado em uma amostra do elemento que vai ser infundido na superfície (ex: carbono) e pode esfriar um pouco.
3. O aço é novamente aquecido até ficar vermelho e é resfriado com água fria.

Após seguir essas etapas, o aço obtém uma superfície endurecida e um núcleo macio. O processo pode ser repetido várias vezes para aumentar a profundidade do “case”. Uma das fontes de carbono mais comuns para infusão é o pó de carvão.

O que é Endurecimento de Superfície

O endurecimento da superfície é o processo de aumentar a dureza da superfície externa enquanto o núcleo permanece macio.

Processo de Endurecimento de Superfície

Existem dois métodos de endurecimento de superfície:

1. Endurecimento de superfície diferencial
2. Estrutura de metal diferencial

Endurecimento de superfície diferencial

O tratamento térmico diferencial eleva apenas a superfície da liga metálica à temperatura de austenitização, enquanto mantém o núcleo abaixo dessa temperatura. Imediatamente após a superfície atingir essa temperatura, ela é temperada. Existem dois processos principais de endurecimento superficial: endurecimento por chama e endurecimento por indução.

Endurecimento de chamas

O processo de endurecimento por chama usa um O₂ tocha a gás para trazer a superfície rapidamente à temperatura de austenitização seguida de têmpera.

Endurecimento por indução

Este processo é semelhante ao processo de endurecimento por chama, mas usando bobinas eletricamente induzidas em vez de uma chama. Essas bobinas criam um campo magnético ao redor das bobinas, induzindo uma corrente elétrica a passar por elas. Devido à resistência elétrica do aço, o aço fica aquecido. Quando é aquecido até a temperatura desejada, é rapidamente extinto.

Figura 2: Uma roda dentada temperada a chamas

Estrutura Diferencial de Metal

O processo de endurecimento da superfície da estrutura de metal diferencial torna a superfície mais endurecida do que o interior do metal. Isso pode ser feito de duas maneiras diferentes: cementação e nitretação

Carburizing

Na cementação, a liga metálica é colocada em alta temperatura por várias horas em um ambiente carbonáceo. A temperatura deve ser superior à temperatura superior de transformação do metal (temperatura crítica). Então, o carbono é absorvido no aço a partir do ambiente carbonáceo e lentamente difundido nas camadas superficiais.

Nitretação

O processo de nitretação utiliza nitrogênio e calor. Isso geralmente é usado para bombas de injeção de combustível. Neste método, o nitrogênio é difundido para a superfície do aço em vez de carbono. A nitretação pode ser feita em temperaturas mais baixas do que a cementação.

Diferença entre o endurecimento da caixa e o endurecimento da superfície

Definição

Endurecimento de capa: O endurecimento por case é o processo de endurecimento da superfície de um metal infundindo elementos na superfície do metal, formando uma camada fina de uma liga mais dura.

Endurecimento de superfície: O endurecimento da superfície é o processo de aumentar a dureza da superfície externa enquanto o núcleo permanece macio.

Método

Endurecimento de capa: O endurecimento do case é feito aquecendo o aço em vermelho, infundindo carbono na superfície e temperando rapidamente.

Endurecimento de superfície: O endurecimento da superfície é feito aquecendo o aço até a temperatura de austenitização, mantendo o núcleo abaixo dessa temperatura e, em seguida, temperando a superfície imediatamente.

Uso Principal

Endurecimento de capa: O endurecimento de caixa é comumente usado para ligas de metal com baixo teor de carbono, como aço carbono.

Endurecimento de superfície: O endurecimento de superfície é usado para muitos equipamentos feitos de aço.

Têmpera

Endurecimento de capa: O endurecimento do case não requer têmpera imediata.

Endurecimento de superfície: O endurecimento da superfície requer têmpera imediata.

Conclusão

O endurecimento é um tipo de tratamento térmico em metalurgia. Existem dois tipos de processos de endurecimento: endurecimento de case e endurecimento de superfície. A principal diferença entre o endurecimento por case e o endurecimento de superfície é que o endurecimento por case aumenta a dureza da superfície do metal infundindo elementos na superfície dos materiais, formando uma camada fina de liga mais dura, enquanto o endurecimento da superfície aumenta a dureza da superfície enquanto o núcleo permanece relativamente macio.

Referência:

1. “Endurecimento de superfície.” Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, inc., 1 de novembro de 2016, disponível aqui.2. Himanshu Verma, “Processos de Tratamento Térmico”. LinkedIn SlideShare, 4 de maio de 2017, disponível aqui.3. “Case Hardening of Mild Steel”, TechnologyStudent, disponível aqui.

Cortesia de imagem:

1. “Blacksmith working” Por Jeff Kubina de Columbia, Maryland - [1] (CC BY-SA 2.0) via Commons Wikimedia2. “Roda dentada endurecida contra chamas” Por Zaereth - Trabalho do próprio (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia