Cementação – de raízes até o processo de cementação controlada com simulação fiável – capítulo 1 – raízes

A TECPROPRO ajuda nossos clientes industriais de achar o melhor processo com alta tecnologia e alta economia. Sem arrogância acadêmica e com muito conhecimento bem prático da aplicação industrial, gostaríamos fazer um resumo de soluções disponível no mercado para cementação de peças funcionais. Espero, que depois ter lida neste BLOG você tem o entendimento básico da razão da aplicação e dos processos disponíveis. Lê a primeira parte do blog cementação hoje, que consiste de três partes

  1. Raízes
  2. Processos hoje no mercado
  3. Processos modernos
  1. Os raízes da cementação

    Desde cerca 6.000 a.c. o ser humano tem a capacidade de criar peças funcionais de metais. No começo as peças foram construídas de cobre e bronze com baixas temperaturas de fusão (Cu 1073°C, Bronze 910°C). Já tinham nesta época peças de ferro, mas as temperaturas não chegaram ainda na temperatura alta necessária para criar um ferro limpo e ferros com ligações desejadas (aços). Os primeiros peças funcionais de aço estão documentadas do ano 4.000 a.c.. Cerca no ano 1.300 a.c. um pulo científico aconteceu e o uso de ferramentas e armas de ferro substitui os outros metais no campeonato de ferramentas e armas (as vezes com consequências mortais, considerando o batalho de espada de bronze contra uma de aço). Já no ano 400 a.c. a India produziu armas com aço damasco e existem lâminas de armas de império Romano com durezas acima de 66 HRC.

    Durante o processo antigo de siderurgia o calor necessária foi produzido através de biomaterial como lenha e carvão vegetal, que fornecerem durante processamento do minério de ferro o necessária carbono – o produto cru do processo, um lingote sujo, foi tratado em várias demais processos térmicos/mecânicos até o produto atingiu a qualidade do aço (per definição menos de 2,06 % de massa de carbono). As receitas (como estimar as temperaturas, como alinhar os passos de processos e como usar os ingredientes segredos, parcialmente mágicos) foram pouco documentados, mas passados de pai ao filho, de mestre ao aluno, e criaram a tradição de grandes empresas artesanatos e associações artesanatos.

    A revolução industrial e a produção em massa acabaram com esta tradição, e os receitas foram analisados, se for possível, cientificamente e se não for possível, copiada de tipo padrão.

    Até hoje nós ainda podemos usar as padrões copiadas, como na ferraria tradicional:
    1. Aumento de temperatura no fogo de carvão mineral ou carvão vegetal a temperatura
    2. Forjamento (deformação a quente), repetição de passos (1) e (2) até a peça está na forma final
    3. Aumento de temperatura para cementação (cementação na brasa de carvão ou no pó de carvão)

4. difusão a alta temperatura, repetição de passos (3) e (4) correspondente a experiencia

5. difusão e diminuir a temperatura necessária para tempera

6. tempera na água ou no óleo ou no xixi (sim, foi feito e tem efeito de nitretação…)
7. Revenimento para tirar tensões a temperatura baixa


Expertos da pratica com muito experiencia e sabedoria fez seguindo o método acima para séculos armas, ferramentas e peças funcionais de alta qualidade, que não precisaram se esconder da qualidade dos dias atuais. Mas, como sempre, existiram poucos expertos e muitos começadores. O número de peças ótimas foi tão baixo, que armas extraordinárias ganham nomes. Inúmeros números de peças com tratamento errado foram responsáveis para acidentes, azar no batalho e desgaste acelerado.

A cementação tem o alvo da dureza superficial e da resistência no núcleo contra tensão de flexão: Superfície dura, núcleo dúctil. A cementação acontece nas peças perto da forma final, após a deformação mecânica e/ou depois a usinagem.

Usinagem com superfícies duro causa desgastes de ferramentas, demorar mais e aumenta os custos. A cementação está desde anos um processo barato para melhorar as propriedades técnicas em aços de baixa ligação com baixos custos. A indústria automotiva usou em muitos componentes peças cementadas, só nos últimos anos componentes nitretadas ganham uma crescente parte de peças funcionais.

Como a cementação muda a propriedades superficiais?

Vamos para os básicos: A diagrama de fase de ferro-carbono mostrar, que aços de baixa ligação (normalmente <0,6% conteúdo de carbono) são “aços para cementação”. Dependente dos outros ligações a diagrama está mudando as limites e linhas.


Nessa condição, o aço tem uma estrutura de cristal chama ferrita CCC – cúbica de corpo centrada (ferrita).

Uma imagem contendo desenho

Descrição gerada automaticamente

A distância dentre os átomos centro-a-centro e 2,86 Å (angstrom). O ferro tem um diâmetro de 0,42 angstrom, o ferro tem um diâmetro de 0,67 angstrom. Pode imaginar, como complicado estar a difusão do carbono na estrutura da ferrita.

Aumentar a temperatura cria um efeito de abertura de estrutura de ferro – acima de 732°C a estrutura turno para a CFC – estrutura de cristal (de austenita) da cúbica de face centrada:

Imagem em preto e branco

Descrição gerada automaticamente

A distância de átomos abrir (centro-a-centro e 3,57 angstroms). Tem espaço no meio da cúbica para átomos de carbono e a difusão de átomos de carbono acelerar.

Esse gráfico mostra os diferentes estágios de resfriamento e os pontos de transformação da estrutura deles de um aço com resfriamento leno:

Durante a cementaçaõ na temperatura de fase austenita, a estrutura permite a entrada de átomos carbono dentro os átomos ferro no meio do cúbico. Tem espaço para difusão e para ficar no cúbico.

Uma imagem contendo desenho

Descrição gerada automaticamente

No caso a estrutura tem tempo para difusão e resfriamento, a estrutura CFC vai desfazer o processo da difusão quando voltar a estrutura mais apertada CCC. O carbono vai sair do cúbico e vai criar com outros átomos uma zona de carbono (ou carbonetos em ligação com outros ligações de aço) na fronteira de grão de ferrita.  

A tempera significa um resfriamento brusco e rápido, que não permite tempo para as restruturações controlados. A estrutura CFC quer volta a estrutura CCC, mas não consegue: chega na uma estrutura deformada e anormal, com átomos de carbono encaixados na uma estrutura com muitas tensões e o desejo de voltar a estrutura CCC: a martensita. Por acaso, as tensões cristalinas criam uma dureza extraordinária do material.


Ainda existe o risco, que as tensões criam trincas na are superficial e na microestrutura de matriz. O processo de revenimento a baixa temperaturas permite diminuir as tensões internas para manter a dureza superficial e evitar trincas de forças subsuperficial.

Uma ideia de três estruturas Ferita CCC (BCC), Austenita CFC (FCC) e Martensita (BCT) mostra este gráfico de estruturas cristalinas:  

Desenho preto e branco

Descrição gerada automaticamente

Espero que as explicações do processo da cementação e da tempera ficam claro. Sempre estamos a sua disposição para explicações melhores.

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