{"id":18515,"date":"2026-09-16T06:21:26","date_gmt":"2026-09-15T22:21:26","guid":{"rendered":"https:\/\/aobosteel.com\/?page_id=18515"},"modified":"2026-10-25T12:11:27","modified_gmt":"2026-10-25T04:11:27","slug":"tool-steel-nitriding-guide","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/aobosteel.com\/pt\/tool-steel-nitriding-guide\/","title":{"rendered":"Tool Steel Nitriding Guide"},"content":{"rendered":"

Nitreta\u00e7\u00e3o de A\u00e7os para Ferramentas<\/h1>\n\n\n\n

A nitreta\u00e7\u00e3o adiciona uma camada dura e resistente ao desgaste a uma ferramenta acabada sem t\u00eampera, de modo que a pe\u00e7a mant\u00e9m suas dimens\u00f5es e a tenacidade do n\u00facleo. Esta p\u00e1gina re\u00fane o que o tratamento produz em a\u00e7os-ferramenta, a profundidade e a dureza normalmente adotadas, a estrutura de camadas abaixo da superf\u00edcie e os pontos do trabalho com matrizes e moldes em que ele se justifica pelo custo.<\/p>\n\n\n\n

O que a nitreta\u00e7\u00e3o produz em um a\u00e7o para ferramentas<\/p>\n\n\n\n

Os valores abaixo s\u00e3o a faixa de trabalho para os a\u00e7os-ferramenta da s\u00e9rie H e compar\u00e1veis. Uma camada mais profunda n\u00e3o \u00e9 melhor em ferramental, porque o mesmo nitrog\u00eanio que eleva a dureza tamb\u00e9m eleva a fragilidade da camada.<\/p>\n\n\n\n

Item<\/th>Valor<\/th>O que isso significa na pr\u00e1tica<\/th><\/tr><\/thead>
Valores t\u00edpicos para a\u00e7os para ferramentas<\/td><\/tr>
Profundidade de nitreta\u00e7\u00e3o<\/td>0,1\u20130,2 mm<\/td>A camada endurecida que suporta o desgaste. Profundidades de 0,5\u20131,0 mm indicam cementa\u00e7\u00e3o e s\u00e3o um erro comum ao copiar metas desse processo.<\/td><\/tr>
dureza superficial<\/td>1000\u20131200 HV0.5<\/td>Tipicamente alcan\u00e7ada em a\u00e7os para ferramentas da s\u00e9rie H na nitreta\u00e7\u00e3o gasosa. Acima de 1000 HV \u00e9 f\u00e1cil para esses graus, e a dureza depende de quanto cromo e alum\u00ednio o a\u00e7o cont\u00e9m.<\/td><\/tr>
Temperatura do processo<\/td>525\u2013545\u00b0C<\/td>Abaixo da faixa de revenimento da maioria dos a\u00e7os para ferramentas, portanto a pe\u00e7a \u00e9 nitretada ap\u00f3s a t\u00eampera e o revenimento finais, e n\u00e3o antes.<\/td><\/tr>
Tempo de processo<\/td>4\u201310 h<\/td>A faixa usual na pr\u00e1tica. Tratamentos mais longos aprofundam a camada e espessam a camada composta em vez de elevar a dureza superficial.<\/td><\/tr>
Dureza do n\u00facleo<\/td>Inalterado<\/td>O interior mant\u00e9m a dureza e a tenacidade da pe\u00e7a revenida, raz\u00e3o pela qual o tratamento \u00e9 adequado para ferramentas acabadas.<\/td><\/tr>
Mecanismo de endurecimento<\/td>Nitretos de liga<\/td>O nitrog\u00eanio difunde-se e precipita finos nitretos de liga, sendo o cromo o principal formador em a\u00e7os para ferramentas e o alum\u00ednio o mais forte onde um grau \u00e9 projetado com ele.<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Fonte: Tool Steels, Properties and Performance (R. A. Mesquita, CRC Press), Se\u00e7\u00e3o 4.2.3 e as curvas de resposta medidas na Figura 4.11.<\/p>\n\n\n\n

A camada superficial e a zona endurecida<\/p>\n\n\n\n

A concentra\u00e7\u00e3o de nitrog\u00eanio na superf\u00edcie decide qual camada se forma. O mesmo equipamento executa as tr\u00eas faixas alterando a atmosfera, portanto a camada \u00e9 uma escolha de processo e n\u00e3o uma propriedade do a\u00e7o.<\/p>\n\n\n\n

Camada formada<\/th>Atmosfera<\/th>Estrutura<\/th>Onde \u00e9 usada<\/th><\/tr><\/thead>
Somente camada de difus\u00e3o<\/td>1\u20135% N2<\/td>Nenhuma. A zona endurecida \u00e9 um gradiente de nitretos precipitados no a\u00e7o.<\/td>Ferramental sens\u00edvel a trincas, como moldes para fundi\u00e7\u00e3o sob press\u00e3o, onde uma pele fr\u00e1gil n\u00e3o \u00e9 aceit\u00e1vel.<\/td><\/tr>
Camada composta, tipo \u03b3\u2032<\/td>15\u201330% N2<\/td>Fe4N sobre a camada de difus\u00e3o<\/td>Superf\u00edcies de desgaste que suportam uma pele dura. A camada \u00e9 mais dura que a matriz, mas menos fr\u00e1gil que o tipo \u03b5.<\/td><\/tr>
Camada composta, tipo \u03b5<\/td>60\u201370% N2 com 1\u20133% de metano<\/td>Fe2-3N sobre a camada de difus\u00e3o<\/td>Dureza superficial m\u00e1xima, com a maior fragilidade. Geralmente evitada em pe\u00e7as sujeitas a trincamento ou impacto.<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Fonte: Tool Steels, Properties and Performance (R. A. Mesquita, CRC Press), Figura 4.12, adaptada ali do ASM Handbook on heat treating. A camada composta \u00e9 chamada de camada branca na oficina porque permanece brilhante ao microsc\u00f3pio e resiste ao ataque usual.<\/p>\n\n\n\n

As duas camadas n\u00e3o aparecem ao mesmo tempo, e a ordem em que se formam determina com qual delas a opera\u00e7\u00e3o de acabamento deve lidar.<\/p>\n\n\n\n

\"Formation
Fig. 8.9. Forma\u00e7\u00e3o da zona composta. O nitrog\u00eanio da atmosfera forma primeiro nitreto gama-prime na superf\u00edcie do a\u00e7o, e a camada de nitreto \u00e9psilon cresce sobre ela \u00e0 medida que o suprimento de nitrog\u00eanio continua. O exemplo \u00e9 um a\u00e7o comum para nitreta\u00e7\u00e3o; a sequ\u00eancia de camadas \u00e9 a mesma nos a\u00e7os-ferramenta com cromo, onde o mesmo ciclo produz uma camada mais fina. Fonte: D. Pye, Nitriding Techniques, Ferritic Nitrocarburizing, and Austenitic Nitrocarburizing Techniques and Methods, in Steel Heat Treatment: Metallurgy and Technologies (G.E. Totten, ed.), CRC Press, 2006, Fig. 8.9.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Por que a camada branca tem m\u00e1 reputa\u00e7\u00e3o<\/h3>\n\n\n\n

A camada composta \u00e9 uma pele cer\u00e2mica sobre uma pe\u00e7a de a\u00e7o, e \u00e9 muito dura e muito fr\u00e1gil. Bem utilizada, \u00e9 a maior dureza que o tratamento pode produzir. Mal utilizada, pode causar trincas que encerram a vida de uma matriz. A fonte mostra ambos os resultados em H13, primeiro apenas uma camada de difus\u00e3o, depois uma camada em que uma espessa camada branca e precipitados de carbonitreto ao longo dos contornos de gr\u00e3o se tornaram caminhos de trinca, com as trincas atravessando a linha composta em vez de contorn\u00e1-la.<\/p>\n\n\n\n

Duas regras de oficina decorrem disso. Em pe\u00e7as sujeitas a impacto ou ciclagem t\u00e9rmica, mantenha a camada fina ou suprima-a; para um\u00a0matriz de forjamento<\/a>, a fonte estabelece o limite pr\u00e1tico em 0,25 mm de camada, abaixo do qual a trincagem permanece rara. Em pe\u00e7as que apenas deslizam, uma camada composta controlada adiciona a maior resist\u00eancia ao desgaste com a menor profundidade de camada.<\/p>\n\n\n\n

Como \u00e9 a camada medida<\/p>\n\n\n\n

Nas curvas de resposta publicadas com os dados, a nitreta\u00e7\u00e3o gasosa a 530\u00b0C por 36 horas leva um a\u00e7o H11 modificado a cerca de 1200 HV0.5 na superf\u00edcie, mant\u00e9m-se pr\u00f3xima desse valor nos primeiros 0,1 mm e depois cai para os 600 a 650 HV0.5 do n\u00facleo revenido por volta de 0,3 mm. Um ciclo mais curto de 525\u00b0C seguido de 545\u00b0C por 10 horas atinge um n\u00edvel superficial semelhante de cerca de 1100 a 1200 HV0.5 em H13, H11 e um H10 modificado, retornando igualmente \u00e0 dureza do n\u00facleo em cerca de 0,3 mm.<\/p>\n\n\n\n

Fonte: Tool Steels, Properties and Performance (R. A. Mesquita, CRC Press), Figura 4.11, curvas de resposta \u00e0 nitreta\u00e7\u00e3o gasosa para H11 modificado (X38CrMoV5-1), H13 (X40CrMoV5-1) e um H10 modificado (X50CrMoV5-3). Os valores s\u00e3o lidos das curvas publicadas na superf\u00edcie e em profundidade.<\/p>\n\n\n\n

Lendo as curvas<\/h3>\n\n\n\n

A profundidade de camada no perfil de dureza e a profundidade nominal de nitreta\u00e7\u00e3o citada na literatura s\u00e3o medidas de forma diferente. O perfil acima descreve um ciclo longo de 36 horas, e sua profundidade endurecida \u00fatil vai al\u00e9m dos 0,1 a 0,2 mm que a fonte cita como meta t\u00edpica para a\u00e7os-ferramenta. Qualquer que seja o n\u00famero citado, me\u00e7a a camada na pe\u00e7a ou em um corpo de prova que passou pelo mesmo ciclo, porque a carga do forno, o fluxo de g\u00e1s e a condi\u00e7\u00e3o da superf\u00edcie alteram o resultado.<\/p>\n\n\n\n

Os perfis de dureza publicados para quatro a\u00e7os de nitreta\u00e7\u00e3o mostram a forma que o ciclo acima produz.<\/p>\n\n\n\n

\"Hardness
Fig. 7.50. Gradientes de dureza de a\u00e7os nitretados: 41CrS4, 31CrMoV9, 15CrMoV59 e o grau para trabalho a quente 40CrMoV51 (1.2344, diretamente compar\u00e1vel ao H13), plotados como HV0.5 em fun\u00e7\u00e3o da dist\u00e2ncia da superf\u00edcie. O material mais duro est\u00e1 nos primeiros d\u00e9cimos de mil\u00edmetro, e o perfil retorna \u00e0 dureza do n\u00facleo revenido mais adentro, que \u00e9 a profundidade de camada que importa em servi\u00e7o, e n\u00e3o a profundidade nominal de nitreta\u00e7\u00e3o. Fonte: J. Grosch, Heat Treatment with Gaseous Atmospheres, in Steel Heat Treatment: Metallurgy and Technologies (G.E. Totten, ed.), CRC Press, 2006, Fig. 7.50.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Gasosa, plasma e sal<\/h2>\n\n\n\n

A nitreta\u00e7\u00e3o gasosa fornece nitrog\u00eanio a partir de uma atmosfera de am\u00f4nia dissociada e \u00e9 o processo do qual prov\u00eam a maior parte dos dados publicados para a\u00e7os-ferramenta. A nitreta\u00e7\u00e3o a plasma gera nitrog\u00eanio em um g\u00e1s ionizado, proporcionando controle mais fino da camada e permitindo isolar \u00e1reas que devem permanecer moles. A nitreta\u00e7\u00e3o em banho de sal l\u00edquido est\u00e1 em decl\u00ednio por raz\u00f5es ambientais. A estrutura de camadas por tr\u00e1s dos tr\u00eas \u00e9 a mesma, ent\u00e3o a escolha se resume a equipamento, controle e custo, e n\u00e3o a um resultado diferente.<\/p>\n\n\n\n

Nitretar ap\u00f3s t\u00eampera e revenimento, nunca antes<\/h2>\n\n\n\n

O tratamento ocorre a uma temperatura inferior \u00e0 da etapa de revenimento, portanto n\u00e3o pode endurecer o pr\u00f3prio a\u00e7o. \u00c9 aplicado a uma pe\u00e7a que j\u00e1 est\u00e1 em sua dureza final, o que tamb\u00e9m explica por que a pe\u00e7a mant\u00e9m suas dimens\u00f5es durante o processo. Uma pe\u00e7a que vai ao forno de nitreta\u00e7\u00e3o com n\u00facleo mole volta com uma pele dura sobre um n\u00facleo mole, e o primeiro contato sob carga revela isso.<\/p>\n\n\n\n

Nitreta\u00e7\u00e3o n\u00e3o \u00e9 cementa\u00e7\u00e3o<\/h2>\n\n\n\n

A cementa\u00e7\u00e3o ocorre perto de 900 a 1000\u00b0C, difunde carbono para uma camada r\u00e1pida e profunda e depende de um resfriamento posterior para endurecer a superf\u00edcie por martensita. Seu limite \u00e9 a dureza da martensita, cerca de 900 HV, e a camada pode amolecer novamente durante revenimentos posteriores. A nitreta\u00e7\u00e3o ocorre perto de 540\u00b0C na pe\u00e7a acabada, endurece por precipita\u00e7\u00e3o de nitretos em vez de por resfriamento e ultrapassa 1000 HV sem um segundo tratamento t\u00e9rmico. As metas de profundidade de camada n\u00e3o s\u00e3o transfer\u00edveis entre os dois processos.<\/p>\n\n\n\n

O alum\u00ednio no grau responde ao forno de nitreta\u00e7\u00e3o<\/h2>\n\n\n\n

A dureza de uma camada nitretada vem dos elementos de liga que formam os nitretos, e o alum\u00ednio forma os mais resistentes. Graus que cont\u00eam alum\u00ednio como adi\u00e7\u00e3o deliberada, como alguns a\u00e7os para moldes de extrus\u00e3o e de endurecimento por precipita\u00e7\u00e3o, atingem uma camada muito mais dura que um a\u00e7o comum para trabalho a quente com 5% Cr sob o mesmo ciclo. Quando um desenho especifica uma dureza nitretada acima da faixa usual para H13<\/a> ou H11<\/a>, o pr\u00f3prio grau geralmente \u00e9 a alavanca, n\u00e3o o forno.<\/p>\n\n\n\n

O potencial de nitreta\u00e7\u00e3o e a temperatura determinam qual nitreto se forma na camada composta, e o diagrama de Lehrer mapeia isso.<\/p>\n\n\n\n

\"Lehrer
Fig. 7.56. O diagrama de Lehrer: potencial de nitreta\u00e7\u00e3o em fun\u00e7\u00e3o da temperatura. Acima da curva superior, a camada composta \u00e9 nitreto \u00e9psilon; entre as duas curvas, \u00e9 gama-prime; e abaixo da curva inferior, nenhuma camada composta se forma e a camada \u00e9 apenas uma zona de difus\u00e3o. Este \u00e9 o mapa padr\u00e3o para definir uma atmosfera de nitreta\u00e7\u00e3o gasosa; os limites deslocam-se ligeiramente com o teor de liga, raz\u00e3o pela qual se l\u00ea o diagrama junto com um corpo de prova. Fonte: J. Grosch, Heat Treatment with Gaseous Atmospheres, in Steel Heat Treatment: Metallurgy and Technologies (G.E. Totten, ed.), CRC Press, 2006, Fig. 7.56.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

O sistema ferro-nitrog\u00eanio por tr\u00e1s dessas camadas \u00e9 estreito, e \u00e9 por isso que a nitreta\u00e7\u00e3o \u00e9 realizada nessa temperatura.<\/p>\n\n\n\n

\"Iron-nitrogen
Fig. 8.18. Diagrama de equil\u00edbrio ferro-nitrog\u00eanio, com os campos alfa, gama-prime, \u00e9psilon e gama assinalados. A solubilidade do nitrog\u00eanio na ferrita \u00e9 de uma fra\u00e7\u00e3o de por cento e cai para quase nada \u00e0 temperatura ambiente, e o eutetoide nesse sistema situa-se em 590 \u00b0C. Esse limite \u00e9 a raz\u00e3o pela qual a faixa pr\u00e1tica de nitreta\u00e7\u00e3o termina em cerca de 570 \u00b0C: acima disso, o tratamento deixa de ser um processo de difus\u00e3o ferr\u00edtica. Fonte: D. Pye, Nitriding Techniques, Ferritic Nitrocarburizing, and Austenitic Nitrocarburizing Techniques and Methods, in Steel Heat Treatment: Metallurgy and Technologies (G.E. Totten, ed.), CRC Press, 2006, Fig. 8.18.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

A nitreta\u00e7\u00e3o a plasma realiza a mesma fun\u00e7\u00e3o por meio de uma descarga luminescente em vez de apenas am\u00f4nia.<\/p>\n\n\n\n

\"The
Fig. 8.19. O mecanismo da nitreta\u00e7\u00e3o i\u00f4nica. \u00cdons de nitrog\u00eanio e hidrog\u00eanio s\u00e3o acelerados atrav\u00e9s da queda cat\u00f3dica e atingem a pe\u00e7a, cedendo nitrog\u00eanio que se difunde na superf\u00edcie; o ferro pulverizado da pe\u00e7a se recombina com o nitrog\u00eanio no plasma e retorna a ela. As fases \u00e9psilon e gama-prima formam-se na mesma sequ\u00eancia que na nitreta\u00e7\u00e3o gasosa. A figura \u00e9 creditada na fonte ao ASM Handbook, Volume 4. Fonte: D. Pye, Nitriding Techniques, Ferritic Nitrocarburizing, and Austenitic Nitrocarburizing Techniques and Methods, in Steel Heat Treatment: Metallurgy and Technologies (G.E. Totten, ed.), CRC Press, 2006, Fig. 8.19.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Onde compensa<\/h3>\n\n\n\n

O forjamento a quente \u00e9 onde a nitreta\u00e7\u00e3o \u00e9 mais aplicada, porque a superf\u00edcie da matriz sofre carga e abras\u00e3o acima de 500\u00b0C e a dureza superficial \u00e9 o fator decisivo. A extrus\u00e3o a quente vem em seguida, e os graus tratados com alum\u00ednio acima foram desenvolvidos para ela, junto com o ESR H13 usado na extrus\u00e3o<\/a> trabalho. A fundi\u00e7\u00e3o sob press\u00e3o \u00e9 o caso delicado, porque o ciclo t\u00e9rmico trinca rapidamente uma camada fr\u00e1gil, ent\u00e3o a camada de compostos \u00e9 mantida fina. Em moldes de pl\u00e1stico o tratamento \u00e9 a forma normal de proteger uma cavidade endurecida A\u00e7o para Molde Pl\u00e1stico<\/a> contra desgaste e de manter o acabamento polido, e \u00e9 uma das raz\u00f5es pelas quais um H13 refinado por ESR acima de 50 HRC \u00e9 popular para lentes e outros trabalhos que deixam o molde brilhante. O lado de polimento e texturiza\u00e7\u00e3o desse trabalho, incluindo os defeitos que uma superf\u00edcie nitretada altera, \u00e9 abordado no guia de polimento e texturiza\u00e7\u00e3o de a\u00e7o para moldes<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

A sequ\u00eancia de tratamento t\u00e9rmico em torno do forno est\u00e1 no gr\u00e1fico de t\u00eampera e revenimento<\/a>, e como uma camada nitretada se comporta em temperatura junto com a dureza base do grau est\u00e1 no gr\u00e1fico de dureza a quente<\/a>. Os outros tratamentos superficiais que competem com ele, incluindo revestimento PVD e cromo duro, s\u00e3o comparados no guia de tratamento superficial<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

Confirme antes de fornecer um or\u00e7amento.<\/h3>\n\n\n\n

Profundidade da camada, dureza e estrutura de camadas s\u00e3o apenas para refer\u00eancia geral. Os resultados reais variam conforme o grau, o forno, a mistura de gases e a geometria da pe\u00e7a. Confirme o processo com seu tratador t\u00e9rmico e os dados do grau com a usina antes da produ\u00e7\u00e3o. A Aobo Steel fornece a\u00e7o para ferramentas na condi\u00e7\u00e3o recozida ou pr\u00e9-endurecida, e a nitreta\u00e7\u00e3o continua sendo um servi\u00e7o realizado na ferramenta acabada.<\/p>\n\n\n\n