Descarbonetação na indústria metal-mecânica
Descarbonetação na indústria metal-mecânicaO processo de descarbonetação é uma mudança na estrutura e no conteúdo do aço, no qual alguns dos átomos de carbono contidos na camada superficial do aço serão perdidos. A descarbonetação é o processo oposto à carburação, ou seja, visa reduzir o teor de carbono em metais (geralmente do aço). A descarbonetação ocorre quando o carbono no metal reage com os gases presentes na atmosfera. As reações mais comuns são C + 2CO de CO, C + H2O ao CO + H2 e C + 2H2 de CH4. No caso da descarbonetação total, a camada superior do aço é composta principalmente de materiais de ferrite, enquanto na descarbonetação parcial, uma mistura de materiais pode estar presente. A microscopia é uma técnica que pode ser utilizada para identificar a perda de carbono, contudo, outras técnicas de teste também estão disponíveis atualmente no setor metal mecânico.
Em alguns casos, a descarbonetação acontece de forma independente, mas em outros casos, é um subproduto de técnicas de manejo do metal e da corrosão de metais. Classicamente, a descarbonetação ocorre quando o aço é aquecido em um ambiente onde o oxigênio está presente, levando à oxidação e à perda de carbono. Como resultado da descarbonetação, o metal perde uma boa porcentagem de sua resistência e ductilidade, e pode desenvolver fissuras que o tornam vulnerável à ruptura. É bastante comum que a superfície do aço também fique mais escamosa e áspera do que o normal. Este processo muitas vezes ocorre durante os tratamentos térmicos, comprometendo o desempenho de componentes como os rolamentos, em que a boa performance das camadas de superfície é fundamental.
Quando descarbonetação é vista como um defeito na estrutura metálica, alguns testes são empregados em materiais de aço com a finalidade de confirmar se o nível de perda do carbono é aceitável. Se não for, o aço não poderá ser aproveitado para nenhuma aplicação. Isso porque a redução drástica do carbono deixa o aço estrutural menos estável, diminuindo o desempenho das ferramentas de aço e resultando em uma variedade de outros problemas com os equipamentos produzidos em aço. Em alguns casos, um teste é determinado para estabelecer qual o nível de descarbonetação foi alcançado.
Aço decarburizadoNo entanto, a taxa de descarbonetação é algo controlável. Para que a descarbonetação não seja mais um problema além da corrosão, que são duas grandes causas de falhas em equipamento e que despendem altos custos de manutenção, é aconselhável aplicar alguns dos muitos tipos de revestimentos de proteção oferecidos no mercado industrial hoje em dia, já que esses produtos e suprimentos servem para evitar a corrosão, e podem aquecidos em uma atmosfera inerte que não possui oxigênio. Muitas empresas desenvolvem também sistemas de controle de perdas de carbono, sendo possível desenvolver um sistema personalizado para cada necessidade específica. Por outro lado, o fluxo de oxigênio em um forno pode ser controlado para atingir um nível desejado de perda de carbono.
Como saber se existe descarbonetação?
Nos aços endurecidos de alto carbono, é bastante comum que uma fina camada branca se forme e ataque a superfície metálica. Essa mancha branca é semelhante à ferrite, mas refere-se à austenita retida na camada. Isso indica que o problema é o oposto da descarbonetação – na verdade, trata-se de carbono em excesso.
O segundo problema que pode ser confundido com a descarbonetação em peças endurecidas é a oxidação interna. Os resultados podem ser exatamente os mesmos: uma camada superficial endurecida – bainítica ou mesmo ferrítica. No caso da descarbonetação, esta camada é provocada pela falta de carbono, mas na oxidação interna, ela é ocasionada pela falta de elementos de proteção, em solução, como o cromo, que foram convertidos em óxidos. A novidade é a presença de óxidos facilmente visíveis. É sempre aconselhável verificar se o processo que está sob investigação é de fato o que originou o problema.
Como prevenir a descarbonetação?
É válido lembrar que, para que sejam aplicados os tratamentos de endurecimento ou de recozimento do aço, não há pré-tratamentos econômicos que ofereçam bons resultados com as altas temperaturas exigidas pelos tratamentos térmicos. A adequada têmpera do aço deve ser feita em uma atmosfera inerte para evitar a oxidação e descarbonetação. Uma atmosfera inerte adequada exige o uso de gases como o nitrogênio ou o argônio.