EFEITOS DA CEMENTAÇÃO E DA NITRETAÇÃO NO CUSTO E NA QUALIDADE DE ENGRENAGENS PRODUZIDAS COM AÇOS ABNT 4140 E 8620
EFFECTS OF CARBURIZING AND NITRIDING PROCESSES ON THE COST AND QUALITY OF GEARS PRODUCED WITH AISI 4140 AND 8620 STEELS
Leitão, Claudio José; Mei, Paulo Roberto; Libardi, Rodolfo
http://dx.doi.org/10.4322/tmm.2012.036
Tecnol. Metal. Mater. Min., vol.9, n3, p.257-263, 2012
Resumo
Este trabalho tem por objetivo a comparação entre os processos de nitretação e de cementação para engrenagens submetidas a tensões de contato abaixo de 1.300 MPa. São analisados os custos de fabricação, assim como a profundidade da camada endurecida e a distorção produzida pelos dois processos em engrenagens do aço ABNT 4140 beneficiadas e submetidas a nitretação líquida e gasosa e do aço ABNT 8620 submetido a cementação líquida, seguida de têmpera e revenimento. Foi realizado o controle dimensional das engrenagens, antes e após os tratamentos térmicos e termoquímicos. Conclui-se que os processos de nitretação líquida ou gasosa são mais adequados que o de cementação quando se objetiva a diminuição das deformações em engrenagens, além de serem cerca de 30% mais econômicos. O processo de cementação, ao mesmo tempo em que apresenta a maior profundidade endurecida e a maior dureza superficial, apresenta também a maior deformação e o maior custo. O processo de nitretação líquida, por outro lado, apresenta o menor custo e a menor deformação, porém a menor profundidade endurecida.
Palavras-chave
Cementação, Nitretação, Engrenagens, Deformação
Abstract
This study compares the effects of nitriding and carburizing processes applied to gears subjected to contact stresses below 1300 MPa. The manufacturing cost, as well the depth of hardened layer and the distortion produced by two processes are analyzed. AISI 4140 gears quenched, tempered, liquid and gas nitriding and AISI 8620 gears after liquid carburizing, quenching and tempering are analyzed. The dimensional control of the gears was carried out before and after heat and thermochemical treatments. It is concluded that liquid or gas nitriding processes are about 30% more economical than liquid carburizing an also they reduce the dimensional changes. By the other hand liquid carburizing achieves greater case depth. Liquid nitriding process presents the lowest cost, dimensional changes and case depth.
Keywords
Carburizing, Nitriding, Gears, Dimensional changes
Referências
1 COLPAERT, H.; SILVA, A. L. C. Metalografia dos produtos siderúrgicos comuns. São Paulo: Edgard Blücher, 2008.
2 DAVIS, J. R. Nitriding. In: ________, (Ed.). Surface hardening of steels: understanding the basics. Materials Park: ASM International, 2002. p. 141-94.
3 KNERR, C. H.; ROSE, T. C.; FILKOWSKI, J. H. Gas nitriding In: AMERICAN SOCIETY FOR METALS. Metals handbook. 6. ed. Metals Park, 2004. v. 4. Heat treating, p. 387-409.
4 PYE, D. Practical nitriding and ferritic nitrocarburizing. 2. ed. Materials Park: ASM International, 2005.
5 SILVA, A. L. C.; MEI, P. R. Aços e ligas especiais. 3. ed. São Paulo: Edgard Blücher, 2010.
6 DUBAL, G. P. et al. Modern applications for salt bath heat treating of automotive components. In: INTERNATIONAL AUTOMOTIVE HEAT TREATING CONFERENCE, 1., 1998, Puerto Vallarta, Mexico. Proceedings… Materials Park: ASM International, 1999. p. 90-95.
7 ChaNDLER, H. Heat treater´s guide: practices and procedures for irons and steels. 2. ed. Materials Park: ASM International, 2000.
8 Gemaque, M. J. A. Abordagem para solução de um problema metrológico na indústria: medição de engrenagens. 2004. 132 p. Dissertação (Mestrado em Metrologia) – Programa de Pós-graduação em Metrologia Científica e Industrial da Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2004.
9 ALBAN, L. E. Systematic analysis of gear failures. 4. ed. Materials Park: ASM International, 1993.
10 SANTOS, C. E. Z. Simulação termodinâmica dos processos de nitretação, nitrocarburação e carbonitretação gasosas. 2003. 120 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia) – Escola de Engenharia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2003.
11 PARRISH, G. Core proprieties and case depth. In: PARRISH, G. Carburizing: microstructures and properties. Materials Park: ASM International, 1999. p. 135-70.
12 RAKHIT, A. K. Heat treatment of gears: a practical guide for engineers. Materials Park: ASM International, 2000.
13 DAVIS, J. R. Gear: materials, proprieties, and manufacture. Materials Park: ASM International, 2005.
2 DAVIS, J. R. Nitriding. In: ________, (Ed.). Surface hardening of steels: understanding the basics. Materials Park: ASM International, 2002. p. 141-94.
3 KNERR, C. H.; ROSE, T. C.; FILKOWSKI, J. H. Gas nitriding In: AMERICAN SOCIETY FOR METALS. Metals handbook. 6. ed. Metals Park, 2004. v. 4. Heat treating, p. 387-409.
4 PYE, D. Practical nitriding and ferritic nitrocarburizing. 2. ed. Materials Park: ASM International, 2005.
5 SILVA, A. L. C.; MEI, P. R. Aços e ligas especiais. 3. ed. São Paulo: Edgard Blücher, 2010.
6 DUBAL, G. P. et al. Modern applications for salt bath heat treating of automotive components. In: INTERNATIONAL AUTOMOTIVE HEAT TREATING CONFERENCE, 1., 1998, Puerto Vallarta, Mexico. Proceedings… Materials Park: ASM International, 1999. p. 90-95.
7 ChaNDLER, H. Heat treater´s guide: practices and procedures for irons and steels. 2. ed. Materials Park: ASM International, 2000.
8 Gemaque, M. J. A. Abordagem para solução de um problema metrológico na indústria: medição de engrenagens. 2004. 132 p. Dissertação (Mestrado em Metrologia) – Programa de Pós-graduação em Metrologia Científica e Industrial da Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2004.
9 ALBAN, L. E. Systematic analysis of gear failures. 4. ed. Materials Park: ASM International, 1993.
10 SANTOS, C. E. Z. Simulação termodinâmica dos processos de nitretação, nitrocarburação e carbonitretação gasosas. 2003. 120 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia) – Escola de Engenharia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2003.
11 PARRISH, G. Core proprieties and case depth. In: PARRISH, G. Carburizing: microstructures and properties. Materials Park: ASM International, 1999. p. 135-70.
12 RAKHIT, A. K. Heat treatment of gears: a practical guide for engineers. Materials Park: ASM International, 2000.
13 DAVIS, J. R. Gear: materials, proprieties, and manufacture. Materials Park: ASM International, 2005.