Penetração de Carbono na Cementação Gasosa
Teor de carbono em cada camada de meio milímetro de uma barra redonda após sete horas em gás de cementação, a temperaturas de 700 a 1150 graus C. Um resumo de referência da prática publicada e não uma especificação da Aobo Steel.
O que os valores medem
A tabela abaixo é um perfil de carbono através de uma camada cementada, não um valor único de profundidade de camada. Uma barra redonda foi mantida em gás de iluminação por sete horas a uma temperatura, depois torneada em incrementos de meio milímetro e cada camada sucessiva analisada quanto ao carbono. A barra não foi temperada e nenhuma profundidade de camada foi medida diretamente. O que a fonte publica é a quantidade de carbono que atingiu cada camada, e é isso que torna o conjunto útil quando uma oficina está escolhendo uma temperatura de cementação em vez de um tempo.
Os experimentos foram feitos por R. Bruch e registrados nos relatórios da Escola Metalúrgica de Aachen. Eles são reproduzidos em The Heat Treatment of Tool Steel, escrito para oficinas de ferramentas onde uma camada cementada é usada para dar a um núcleo tenaz uma superfície resistente ao desgaste.
Carbono em camadas sucessivas de meio milímetro
Por cento de carbono em cada camada de 0,5 mm, sete horas em gás de cementação
| Temperatura | Camada 1 (0 a 0,5 mm) | Camada 2 (0,5 a 1,0 mm) | Camada 3 (1,0 a 1,5 mm) | Camada 4 (1,5 a 2,0 mm) | Camada 5 (2,0 a 2,5 mm) |
|---|---|---|---|---|---|
| 700 °C | 0.096 | 0.045 | 0.036 | – | – |
| 800 °C | 0.210 | 0.105 | 0.048 | – | – |
| 900 °C | 0.363 | 0.210 | 0.057 | – | – |
| 1000 °C | 0.579 | 0.321 | 0.241 | 0.152 | 0.091 |
| 1050 °C | 0.594 | 0.365 | 0.332 | 0.212 | 0.150 |
| 1100 °C | 1.522 | 1.487 | 1.284 | 1.147 | 0.988 |
| 1150 °C | 1.637 | 1.604 | 1.382 | 1.330 | 1.195 |
Fonte, a tabela de cementação em The Heat Treatment of Tool Steel (Harry Brearley).
Uma barra redonda foi exposta a gás de iluminação por sete horas em cada temperatura, depois torneada em incrementos de meio milímetro e cada camada analisada. Os valores são por cento de carbono conforme a fonte os publica. Um traço significa que a fonte não fornece valor, razão pela qual as três temperaturas mais baixas não apresentam leitura abaixo da terceira camada.
Onde fica o limiar de temperatura
Leia a primeira camada descendo a coluna. Entre 700 e 900 graus C a camada cresce lentamente, de 0,096 a 0,363 por cento, e o aumento é próximo do linear. De 900 a 1050 graus C o mesmo passo de temperatura compra um passo muito maior em carbono, 0,363 a 0,594 por cento, e a 1100 graus C o valor dispara completamente para 1,522 por cento, que está muito acima do nível de carbono de qualquer aço ferramenta fornecido para uma peça temperada em toda a seção.
Esse salto é o ponto prático da tabela. Uma oficina operando acima de aproximadamente 1050 graus C em uma atmosfera rica em carbono não está cementando mais rápido de forma controlada, está supercementando, e a cementita livre que se forma na superfície externa é o que produz os cantos manchados e o desplacamento pelos quais as peças cementadas são conhecidas. A janela comercial fica abaixo disso, e a tabela mostra por que o valor usual de 900 a 950 graus C está onde está.
Quão íngreme é o gradiente de carbono
A 1000 graus C a primeira camada atinge 0,579 por cento e a quinta caiu para 0,091 por cento, uma queda de aproximadamente seis para um ao longo de 2,5 mm. O gradiente é o que uma sobremetal de usinagem tem que remover. Se uma oficina remove um quarto de milímetro após a cementação para acertar uma superfície, ela remove parte da camada mais rica e a camada acabada começa mais macia do que a tabela sugere. A mesma leitura funciona na direção oposta quando uma peça é retificada após a têmpera.
As linhas de 1100 e 1150 graus C também mostram quão rapidamente o perfil se achata uma vez que a superfície está saturada. A camada 1 e a camada 2 diferem em apenas 0,035 por cento a 1100 graus C e 0,033 por cento a 1150 graus C, contra 0,258 por cento a 1000 graus C. Uma vez que a superfície não pode absorver mais carbono, mais tempo e temperatura empurram o carbono para dentro em vez de para cima, e a camada cresce mais profunda em vez de mais rica.
Os valores apresentados são experimentais publicados e constituem apenas um resumo de referência. Os resultados reais variam com a atmosfera, o aço e o forno. Confirme com o certificado de ensaio do material (MTC) ou entre em contato com a Aobo Steel.
Dados de referência relacionados
O lado do processo do mesmo assunto está apresentado em nosso guia de têmpera superficial, e o tratamento de difusão concorrente está no guia de nitretação de aço ferramenta. Para ferramentas que precisam sobreviver às mesmas condições abrasivas que uma superfície cementada, veja Aço ferramenta D2, Aço ferramenta H13 e o Tratamento superficial de aço para ferramentas página.
Fonte: The Heat Treatment of Tool Steel (Harry Brearley).