Nitretação: Processos, Aplicações e Tipos (Gás, Plasma)

Nitretação Gasosa

Este processo é usado especialmente para aços ligados (Cromo, Alumínio, Molibdênio, Vanádio, etc.), que são formadores de nitretos estáveis.

• Aços carbono em geral não podem ser nitretados a gás, pois formam uma camada nitretada quebradiça.
• O tempo de processo é muito longo (48 a 72 horas, ou aproximadamente 90 horas).
• Uma desvantagem é o crescimento dimensional que o material sofre durante o tratamento (é necessário prever dimensões na usinagem).
• O tratamento é realizado em fluxo de Amônia (NH₃).
• A camada nitretada raramente ultrapassa 0,8 mm, atingindo durezas de 1000 a 1100 Vickers.
• Os aços temperados e revenidos são tratados antes da nitretação (devido à difícil correção dimensional da peça com a camada nitretada já formada).

Reação Química da Nitretação

A reação de decomposição da amônia é:

2NH₃ (Amônia) → 2N (Nitrogênio) + 3H₂

O Nitrogênio produzido combina-se com a ferrita, formando nitreto de ferro, ou forma nitretos complexos, de alta dureza, com os elementos de liga do aço.

Estágios da Nitretação Gasosa

• Estágio Único

  Os componentes são tratados em temperaturas entre 495°C e 525°C. É formada uma camada dura e frágil de nitretos na superfície, denominada camada branca (taxa de dissociação de NH₃ de 15% a 30%).

• Estágio Duplo (Processo Floe)

  Tem como objetivo reduzir a espessura da camada branca formada no primeiro estágio. Este processo é restrito a aços contendo Alumínio (Al). A taxa de dissociação de NH₃ é de 65% a 85%. A temperatura do segundo estágio é de 550°C a 565°C. A principal vantagem do estágio duplo é a redução da camada branca.

Nitretação Líquida (Em Banho de Sal)

As aplicações dos processos de nitretação gasosa e líquida são muito similares. O processo gasoso é recomendado para camadas mais espessas e aplicações em que a camada branca não é desejada, pois oferece a opção Floe.

• Como na nitretação gasosa, os aços submetidos à nitretação líquida são aços com teores de carbono entre 0,1% e 1,3% de C, podendo apresentar microestruturas ferríticas, perlíticas, bainíticas ou martensíticas (não é necessário que o aço seja micro-ligado).
• O tempo de nitretação é de aproximadamente duas horas (muito menor que o processo a gás).
• O meio nitretante é um banho de sal fundido à base de cianetos, operado em temperaturas entre 500°C e 560°C.
• As camadas nitretadas são geralmente menos espessas que as obtidas por nitretação gasosa (ex: 0,015 mm contra 0,7 mm a gás).

Nitretação Iônica ou a Plasma

Este processo é realizado em um forno a vácuo e segue os seguintes passos:

1. A peça é colocada num forno a vácuo.
2. Gás Nitrogênio é introduzido na câmara e é ionizado (formação de plasma).
3. Aplica-se um potencial elétrico entre as paredes do forno e a peça (500 a 1000 Volts).
4. Os íons são acelerados em direção à peça (que atua como cátodo ou polo negativo).
5. O impacto dos íons gera calor suficiente para promover a difusão do nitrogênio na superfície do material.

O forno atua como eletrodo e como câmara de vácuo, e não como fonte primária de calor.