Endurecimento por indução do aço – aquecimento superficial por indução e endurecimento da camada superficial.
Endurecimento por indução É um método de tratamento térmico superficial do aço no qual a camada superficial de um componente é aquecida rapidamente por indução eletromagnética até uma temperatura que permite a austenitização e, em seguida, resfriada rapidamente. Uma estrutura de alta dureza, geralmente contendo martensita, é criada na camada endurecida, enquanto o núcleo do componente pode manter sua microestrutura e propriedades mecânicas originais.
A principal vantagem do processo é a possibilidade de obter uma camada superficial dura e resistente ao desgaste, mantendo ao mesmo tempo um núcleo mais dúctilPor essa razão, o endurecimento por indução é utilizado, entre outras aplicações, em eixos, mancais, engrenagens, pistas de rolamento, pinos, rolos, componentes de transmissão e outras peças de máquinas expostas a desgaste superficial e cargas variáveis.
Em contraste com carburação i nitretaçãoO endurecimento por indução não envolve o enriquecimento da camada superficial com carbono ou nitrogênio. É um processo térmico que utiliza a composição química já presente no material.
O que é têmpera por indução?
Durante o processo de têmpera por indução, uma peça de aço é colocada em um campo eletromagnético alternado gerado por um indutor, também conhecido como bobina de indução. A passagem de corrente alternada pelo indutor cria um campo magnético alternado, que induz correntes parasitas na peça.
O fluxo de correntes parasitas através de um material provoca a liberação de calor devido à sua resistência elétrica. A energia térmica é, portanto, gerada diretamente dentro do material aquecido, em vez de ser transferida de uma fonte de calor externa através da superfície do componente.
Selecionando adequadamente a frequência, a potência, o tempo de aquecimento e a geometria do indutor, é possível concentrar o processo principalmente na camada superficial.
Assim que a temperatura necessária é atingida, a camada superficial é resfriada rapidamente, geralmente por meio de um sistema de resfriamento por aspersão ou outro sistema adequadamente selecionado. Se o aço tiver o teor apropriado carvão e temperabilidade, e se a taxa de resfriamento for suficiente, a austenita formada na camada aquecida se transforma principalmente em martensita.

Endurecimento por indução passo a passo
Um processo típico pode ser representado pela seguinte sequência:
CAMPO ELETROMAGNÉTICO → CORRENTES DE FOUCA → AQUECIMENTO RÁPIDO DA SUPERFÍCIE → AUSTENIZA → RESFRIAMENTO RÁPIDO → CAMADA ENDURECIDA
- Posicionamento do elemento em relação ao indutor – A geometria e a posição da bobina são selecionadas para corresponder ao formato da superfície endurecida.
- Excitação por campo eletromagnético – Uma corrente alternada de frequência e potência específicas flui através do indutor.
- Criação de correntes de Foucault – A energia eletromagnética é convertida em calor no material.
- Aquecimento rápido da camada superior – a temperatura da superfície aumenta até a faixa de austenitização.
- Austenitização da camada – A austenita se forma na área aquecida.
- Resfriamento intensivo – a camada é resfriada a uma taxa suficiente para obter a estrutura de endurecimento necessária.
- Formação de uma camada endurecida – a superfície adquire alta dureza, enquanto o núcleo consegue manter suas propriedades anteriores.
Indução eletromagnética – a base do processo
O endurecimento por indução utiliza o fenômeno da indução eletromagnética . Uma corrente alternada que flui através de um indutor cria um campo magnético variável. Se um material condutor estiver presente nesse campo, correntes induzidas serão criadas.
No caso do aço, o fluxo dessas correntes leva à rápida liberação de energia térmica. Fenômenos magnéticos que ocorrem antes de a temperatura de Curie ser atingida podem ter importância adicional no aquecimento de materiais ferromagnéticos.
Na prática, isso significa que uma grande quantidade de energia pode ser fornecida a uma área selecionada do componente em um tempo muito curto. Isso elimina a necessidade de aquecer todo o componente, como ocorre com a têmpera tradicional em forno.
Correntes de Foucault durante o aquecimento por indução
Correntes de Foucault São correntes elétricas induzidas em um material condutor por um campo eletromagnético variável. Seu fluxo faz com que o material aqueça.
Contudo, a distribuição das correntes de Foucault não é uniforme em toda a seção transversal. Sua densidade é tipicamente maior perto da superfície e diminui com a profundidade. Esse fenômeno é fundamental para a viabilidade do uso da indução no endurecimento superficial.
Efeito pelicular – por que a superfície aquece primeiro?
Efeito na pele Faz com que a corrente alternada se concentre perto da superfície do condutor. Quanto mais longe da superfície, menor a densidade de corrente induzida.
A grandeza característica que descreve esse fenômeno é a profundidade de penetração da corrente. Ela depende, entre outras coisas:
- frequência atual,
- resistividade elétrica do material,
- permeabilidade magnética,
- temperatura do material.
Com o aumento da frequência, a profundidade de penetração da corrente característica diminui. No entanto, isso não significa que a frequência por si só determine a profundidade de endurecimento . A profundidade real da camada também é influenciada pela potência, tempo de aquecimento, condução de calor no material, geometria do componente, projeto do indutor, distância do indutor à superfície e pelas propriedades do aço específico.
Frequência e profundidade do aquecimento
A seleção da frequência é um dos elementos mais importantes no projeto de um processo de têmpera por indução. Geralmente, a seguinte regra pode ser adotada:
FREQUÊNCIA MAIS ALTA → MAIOR CONCENTRAÇÃO DE AQUECIMENTO NA SUPERFÍCIE
FREQUÊNCIA MAIS BAIXA → MAIOR POSSIBILIDADE DE AQUECER UMA CAMADA MAIS PROFUNDA
No entanto, essa é uma relação qualitativa. Não se deve atribuir a uma única frequência uma profundidade de endurecimento universal, pois o perfil de temperatura real resulta da interação de parâmetros elétricos e térmicos.
Efeito de Proximidade e Geometria do Excitador
A distribuição do aquecimento é influenciada não apenas pelo efeito pelicular, mas também por efeito de proximidadeA distribuição do campo eletromagnético depende da posição relativa do excitador e do elemento, bem como da geometria da própria peça.
Portanto, o projeto do indutor é um dos elementos-chave da tecnologia. O indutor deve permitir a obtenção de uma distribuição de temperatura adequada na área a ser endurecida.
Na prática, são utilizados, entre outros, os seguintes excitadores:
- anel,
- contorno,
- volta única e voltas múltiplas,
- interno à superfície dos furos,
- projetado para dentes e outras superfícies complexas,
- Destinado ao endurecimento por digitalização.
Distância do excitador até a superfície
A distância entre o indutor e a superfície endurecida afeta o acoplamento eletromagnético e a distribuição da energia fornecida ao elemento.
Uma configuração inadequada pode levar a:
- aquecimento irregular,
- superaquecimento local,
- subaquecimento de partes da superfície,
- diferenças na profundidade da camada endurecida,
- a formação de zonas de transição indesejáveis.
Para componentes com geometria complexa, o projeto do indutor e o controle do processo são frequentemente tão importantes quanto a potência do próprio dispositivo.
Austenitização durante o endurecimento por indução
A condição para o endurecimento por indução clássico é aquecer a camada a ser endurecida a uma temperatura que permita a formação da quantidade adequada de austenita.
No entanto, o processo difere da austenitização em forno. As taxas de aquecimento por indução podem ser muito altas e o tempo de permanência do material em altas temperaturas é muito curto.
Isso afeta:
- cinética da formação de austenita,
- dissolução de cementita e outros carbonetos,
- homogeneidade da austenita,
- tamanho do grão,
- A quantidade de carbono e elementos de liga encontrados na austenita.
Portanto, os parâmetros de austenitização utilizados durante o aquecimento em forno convencional não devem ser transferidos diretamente para o aquecimento por indução de alta velocidade.
Temperatura de endurecimento por indução
Não existe uma temperatura única adequada para todos os processos de têmpera por indução. A temperatura necessária depende da classe do aço, da microestrutura inicial, da taxa de aquecimento e das propriedades desejadas da camada.
Para aços hipoeutetóides, o ponto de referência é, entre outros, a temperatura. Ac3, associada à conclusão da transformação em austenita durante o aquecimento. Com aquecimento muito rápido, o curso real da transformação pode diferir das condições de equilíbrio e do aquecimento mais lento do forno.
Temperaturas muito baixas podem levar à austenitização incompleta e dureza insuficiente após o resfriamento. Por outro lado, temperaturas muito altas podem aumentar o risco de superaquecimento, alterações microestruturais adversas e deterioração das propriedades.
Resfriamento após aquecimento por indução
Assim que a temperatura desejada for atingida, a superfície deve ser resfriada com rapidez suficiente. Em muitos dispositivos, o indutor é combinado com um sistema de pulverização, permitindo que o resfriamento comece imediatamente após o aquecimento de uma área específica.
Os meios e sistemas de refrigeração utilizados dependem da tecnologia. Podem incluir água e soluções aquosas de polímeros adequadamente selecionadas.
A intensidade de resfriamento deve ser suficiente para obter a microestrutura desejada, mas, ao mesmo tempo, deve limitar o risco de:
- rachaduras de endurecimento,
- estresse excessivo,
- deformação,
- dureza irregular,
- Alterações descontroladas na zona de transição.
Microestrutura da camada após têmpera por indução
Se a camada tiver sido austenitizada adequadamente e resfriada com rapidez suficiente, sua microestrutura conterá principalmente martensitaDependendo da classe do aço e dos parâmetros do processo, outros componentes microestruturais e austenita retida também podem estar presentes.
Sob a camada endurecida existe zona de transição, onde a temperatura máxima atingida durante o aquecimento foi menor. Ainda mais profundo é o núcleo, que, com um processo adequadamente projetado, pode reter em grande parte a microestrutura resultante do processamento anterior do material.
A secção transversal do elemento pode, portanto, ser representada esquematicamente como:
CAMADA ENDURECIDA → ZONA DE TRANSIÇÃO → NÚCLEO
Camada endurecida – em que difere do núcleo?
| área | Característica |
|---|---|
| Superfície/camada endurecida | Alta dureza, estrutura endurecida, maior resistência ao desgaste |
| Zona de transição | Mudança gradual na microestrutura e dureza entre a camada endurecida e o núcleo. |
| Essencial | Pode reter maior plasticidade e propriedades resultantes do estado anterior do material. |
Profundidade de têmpera por indução
Um dos parâmetros tecnológicos mais importantes é a profundidade da camada com as propriedades requeridas. No entanto, esta não deve ser identificada apenas com a profundidade de penetração da corrente eletromagnética.
A profundidade real de endurecimento é o resultado de todo o processo térmico. Ela é influenciada por fatores como:
- freqüência,
- energia do gerador,
- tempo de aquecimento,
- a velocidade de movimento do indutor ou elemento,
- geometria do indutor,
- distância do excitador em relação à superfície,
- diâmetro e geometria do elemento,
- condutividade térmica do material,
- composição química e temperabilidade do aço,
- microestrutura antes do endurecimento,
- Método e intensidade de resfriamento.
profundidade efetiva da camada endurecida
Na prática industrial, a avaliação de uma camada endurecida não deve se basear apenas na microestrutura visual. Dependendo da exigência técnica, são utilizados critérios relacionados ao perfil de dureza medido da superfície em direção ao núcleo.
Portanto, ao determinar a camada necessária, deve-se definir claramente se é a profundidade da transformação microestrutural, a profundidade da camada com uma dureza mínima especificada ou outro valor resultante da documentação técnica e da norma pertinente.
Quais aços são adequados para têmpera por indução?
O endurecimento por indução não aumenta o teor de carbono da superfície. Portanto, o material deve já possuir uma composição química prévia ao processo que lhe permita atingir a dureza desejada após o endurecimento.
O conteúdo é particularmente importante. carvão, pois influencia a dureza da martensita que pode ser alcançada.
O endurecimento por indução é realizado utilizando, entre outros, materiais adequadamente selecionados:
- aços de médio carbono,
- Aços estruturais para melhoria térmica,
- aços-liga com temperabilidade adequada,
- Aços selecionados para ferramentas e aços especiais.
A adequação de uma determinada classe também depende da profundidade da camada necessária, das dimensões do elemento e da dureza esperada.
A importância do carbono no endurecimento por indução
Carvão é crucial para a dureza da martensita. Se seu teor for muito baixo, o aquecimento e resfriamento muito rápidos por si só não proporcionarão alta dureza superficial.
Essa é uma das diferenças fundamentais entre a têmpera por indução e a cementação. Enquanto a cementação aumenta intencionalmente o teor de carbono da camada superficial, a têmpera por indução utiliza a composição existente do material antes do processo.
Influência dos elementos de liga
Os elementos de liga influenciam principalmente a temperabilidade, a cinética de transformação da austenita, o comportamento dos carbonetos e as propriedades finais do material.
Um papel importante pode ser desempenhado, entre outros: chrom, manganês, molibdênio i Nikiel.
Uma maior temperabilidade pode permitir que a estrutura desejada seja alcançada com um resfriamento menos intenso ou em uma profundidade maior, mas o efeito deve sempre ser analisado considerando a classe e a geometria específicas do componente.
Endurecimento por indução do aço após tratamento térmico
Em muitas aplicações, o endurecimento por indução é realizado em componentes cujo núcleo já foi previamente tratado termicamente.
Isso permite combinar:
- resistência e plasticidade adequadas do núcleo,
- alta dureza da camada superficial,
- aumento da resistência superficial ao desgaste,
- propriedades favoráveis do elemento sob cargas variáveis.
Isso é particularmente benéfico para eixos, pinos e outras peças de máquinas onde o núcleo deve suportar cargas mecânicas e a superfície está exposta a desgaste intenso.
Endurecimento por indução utilizando o método estacionário
No método estacionário, uma área definida do componente permanece dentro do campo do indutor durante todo o processo de aquecimento. O resfriamento ocorre assim que a temperatura desejada é atingida.
A solução pode ser aplicada a elementos e superfícies cuja geometria permita o aquecimento simultâneo de toda a zona necessária.
No caso de elementos rotativos, é possível girar a peça durante o aquecimento para melhorar a uniformidade da temperatura.
Endurecimento por indução através de varredura
em endurecimento por digitalização O indutor e o sistema de refrigeração movem-se em relação ao elemento, ou o elemento move-se em relação ao sistema estacionário.
Seções sucessivas da superfície são aquecidas e resfriadas continuamente. Este método é particularmente útil para superfícies longas, como mancais e eixos.
O resultado do processo também é influenciado por velocidade de digitalizaçãoSua alteração afeta a duração da ação do campo em um fragmento específico da superfície e, portanto, o perfil de temperatura e a profundidade da camada.
Endurecimento por indução de engrenagens
As engrenagens são uma aplicação fundamental para o endurecimento por indução. As superfícies dos dentes estão expostas à pressão de contato, fricção e cargas alternadas, exigindo alta dureza e resistência ao desgaste.
O endurecimento pode abranger uma porção maior da circunferência ou ser realizado de maneira adaptada ao perfil do dente. O projeto do indutor e os parâmetros do processo devem levar em consideração a concentração do campo nas bordas e a geometria complexa da superfície.
A distribuição inadequada de temperatura pode levar a diferenças na profundidade das camadas entre o ápice, a lateral e a base do dente.
Endurecimento por indução de eixos e carretéis
Eixos, mancais e munhões são componentes particularmente adequados para têmpera por indução. O processo permite o endurecimento das superfícies de trabalho sem a necessidade de aquecer todo o componente à temperatura de austenitização.
Dependendo do comprimento e do diâmetro do elemento, pode-se utilizar o endurecimento estático ou por varredura.
A combinação de um núcleo tratado termicamente com uma superfície endurecida por indução proporciona uma combinação favorável de propriedades para peças que transmitem torque, cargas de flexão e pressões superficiais.
Dureza após têmpera por indução
Não existe um valor de dureza único específico para o endurecimento por indução. A dureza que pode ser alcançada depende principalmente de:
- teor de carbono,
- composição da liga,
- o estado da microestrutura antes do endurecimento,
- temperatura e tempo de aquecimento,
- grau de austenitização,
- taxas de resfriamento,
- mais tarde temperagem.
Portanto, os requisitos de dureza devem ser definidos para um material, componente e camada específicos, e não para o método de endurecimento em si.
Perfil de dureza da superfície ao núcleo
Uma característica marcante de um componente endurecido por indução corretamente é a variação da dureza com a distância da superfície. A camada externa atinge alta dureza devido à transformação martensítica, seguida por uma zona de transição, e, em profundidade, a dureza corresponde ao estado do núcleo.
A medição do perfil de dureza permite avaliar não apenas a dureza da superfície, mas também a profundidade real da camada efetivamente endurecida.
Tensões residuais após endurecimento por indução
Assim como outros processos de endurecimento, o endurecimento por indução causa tensões residuais resultantes de gradientes de temperatura e alterações de volume que acompanham as mudanças de fase.
Uma distribuição de tensões bem projetada pode ser benéfica para a resistência à fadiga da superfície, mas um processo inadequado pode levar a tensões excessivas, deformações ou fissuras.
O estado de estresse é influenciado, entre outros fatores, por:
- profundidade da camada,
- velocidade de aquecimento,
- intensidade de resfriamento,
- geometria do elemento,
- microestrutura do núcleo,
- transição entre a área endurecida e a área não endurecida.
Revenimento após têmpera por indução
Após o endurecimento por indução, ele pode ser usado. deixando ir para reduzir as tensões e adaptar a dureza e a resistência à fratura aos requisitos operacionais.
Os parâmetros de revenido devem ser selecionados com base no tipo de material, na dureza da camada desejada e na finalidade de uso do componente. O revenido excessivo pode reduzir excessivamente a dureza obtida durante o endurecimento.
Endurecimento por indução e endurecimento volumétrico
| Característica | Endurecimento por indução | Endurecimento volumétrico |
|---|---|---|
| Área de aquecimento | Primeiramente, a camada ou área da superfície selecionada. | O elemento inteiro ou uma porção significativa da seção transversal |
| Método de aquecimento | Indução eletromagnética | Na maioria das vezes, o aquecimento é feito em uma fornalha ou outro dispositivo de aquecimento. |
| Tempo de aquecimento | Muito curto em comparação com o aquecimento volumétrico típico. | Geralmente muito mais longo |
| Essencial | Pode reter a microestrutura e as propriedades anteriores. | Ela passa por um ciclo térmico completo em quase toda a sua seção transversal. |
| Possibilidade de processamento local | Muito grande | Ograniczona |
Endurecimento por indução e endurecimento por chama
O endurecimento por chama também permite o aquecimento localizado da camada superficial e seu subsequente endurecimento. A diferença reside principalmente no método de fornecimento de energia.
| Característica | Endurecimento por indução | endurecimento por chama |
|---|---|---|
| Źródło energii | Campo eletromagnético e correntes induzidas | chama do queimador |
| Velocidade de aquecimento | Muito grande e controlável com precisão | Depende do queimador, do combustível e das condições do processo. |
| automação | Muito adequado para automação e produção em série. | É possível, mas o método de implementação é diferente. |
| Repetibilidade | Muito bom, com parâmetros estáveis e instrumentação correta. | Altamente dependente do controle de aquecimento e das instruções do queimador. |
Endurecimento por indução e cementação
Endurecimento por indução e cementação Pode resultar em uma superfície dura e um núcleo mais dúctil, mas o mecanismo é completamente diferente.
Durante a cementação, a camada superficial é enriquecida com carbono por difusão, seguida de um tratamento térmico adequado. O endurecimento por indução não aumenta o teor de carbono; ele simplesmente aquece e endurece o material existente.
Por essa razão, a cementação é particularmente adequada para aços com um teor de carbono relativamente baixo no núcleo, enquanto que na têmpera por indução o material da superfície já deve ter uma composição que permita atingir a dureza necessária.
Endurecimento por indução e nitretação
Nitretação É um processo termoquímico que envolve a saturação por difusão da camada superficial com nitrogênio. A camada resultante apresenta características diferentes da camada martensítica obtida durante o endurecimento por indução.
O endurecimento por indução utiliza a transformação da austenita durante o resfriamento rápido. A nitretação, por outro lado, depende da difusão de nitrogênio e da formação de fases apropriadas na camada superficial.
Comparação entre têmpera por indução, têmpera por chama, cementação e nitretação.
| proces | Mecanismo | Alteração na composição da superfície | Característica da camada |
|---|---|---|---|
| Endurecimento por indução | Aquecimento por indução + têmpera | Nie | Camada de endurecimento, geralmente martensítica. |
| endurecimento por chama | Aquecimento por chama + endurecimento | Nie | Camada de endurecimento |
| Cementação | Difusão de carbono + tratamento térmico subsequente | Sim - aumento no teor de carbono | Uma camada enriquecida com carbono e posteriormente processada adequadamente. |
| Nitretação | Difusão de nitrogênio | Sim – aumento no teor de nitrogênio. | Camada nitretada com estrutura de fase característica |
Vantagens do endurecimento por indução
- Aquecimento muito rápido – A energia é fornecida diretamente ao material que está sendo processado.
- Possibilidade de endurecimento local – Somente as superfícies que requerem maior dureza são processadas.
- Manutenção das propriedades essenciais – Não é necessário austenitizar todo o elemento.
- Wysoka powtarzalność – Uma vez estabelecidos os parâmetros, o processo torna-se bastante adequado para a produção em massa.
- Possibilidade de automação – Controle fácil de potência, tempo, frequência, movimento do elemento e resfriamento.
- Ciclo tecnológico curto – muito mais curto do que em muitos processos de forno.
- Aquecimento limitado de todo o volume – pode reduzir a escala das alterações dimensionais em comparação com o aquecimento total do elemento.
- Não há necessidade de enriquecer a superfície com carbono ou nitrogênio. – o processo não requer uma mudança por difusão na composição da camada.
- Possibilidade de moldar com precisão a zona aquecida. – graças ao projeto adequado do excitador.
Limitações do endurecimento por indução
- a necessidade de usar geradores e excitadores especializados,
- alta dependência do resultado em relação à geometria do elemento,
- a necessidade de projetar excitadores individualmente para muitos detalhes,
- possibilidade de superaquecimento de cantos e bordas devido à concentração do campo elétrico,
- limitações resultantes da composição química do material,
- Risco de profundidade de camada não uniforme se o processo for configurado incorretamente.
- possibilidade de endurecimento de fissuras e deformações,
- a necessidade de controlar temperatura, potência, tempo, frequência e refrigeração.
Os erros mais comuns durante o endurecimento por indução
- Energia de aquecimento insuficiente – a camada não atinge a temperatura de austenitização necessária.
- Muita energia ou muito tempo – possibilidade de sobreaquecimento da superfície e obtenção de uma zona aquecida excessivamente profunda.
- Frequência incorreta – Distribuição de energia incorreta em relação à camada necessária.
- Excitador inadequado – Distribuição desigual de temperatura.
- Distância incorreta entre o excitador e o elemento – alteração no acoplamento e no aquecimento local.
- Intensidade de resfriamento muito baixa – Proporção insuficiente da estrutura de endurecimento necessária.
- Resfriamento excessivo – aumento do risco de fissuras e deformações.
- A falta de consideração das bordas e das alterações da seção transversal – possibilidade de sobreaquecimento local.
- Microestrutura inicial incorreta – pode levar a uma resposta desigual do material durante a austenitização muito rápida.
Controle de qualidade da camada endurecida por indução
A avaliação da qualidade do processo deve abranger mais do que apenas a medição de um único valor de dureza superficial. Dependendo dos requisitos, o monitoramento inclui, entre outras coisas:
- dureza superficial,
- perfil de dureza no material,
- profundidade efetiva da camada endurecida,
- microestrutura da camada e da zona de transição,
- uniformidade da camada ao longo da circunferência ou do comprimento do elemento,
- presença de rachaduras,
- deformações após o processo,
- condição da superfície,
- Em casos justificados, distribuição de tensões residuais.
Aplicação do endurecimento por indução
O endurecimento por indução é amplamente utilizado tanto na produção em massa quanto na produção individual de peças para máquinas. É particularmente eficaz quando se exige a combinação de uma superfície dura com um núcleo mais resistente e dúctil.
Digite zastosowania obejmują:
- eixos e eixos,
- mancais do eixo,
- alfinetes,
- engrenagens,
- eixos estriados,
- canais de corrida e superfícies de acoplamento,
- rolos,
- câmeras,
- virabrequins e superfícies de mancais selecionadas,
- componentes de transmissão,
- Peças de máquinas expostas a atrito e desgaste,
- Elementos operando sob cargas variáveis.
Endurecimento por indução – os parâmetros de processo mais importantes
| Parâmetro | Impacto no processo |
|---|---|
| Grau do aço | Determina a capacidade de um material de obter a estrutura e a dureza necessárias. |
| freqüência | Isso influencia a distribuição das correntes induzidas e a natureza do aquecimento da camada. |
| Moc | Isso influencia a velocidade de aquecimento e a temperatura atingida. |
| Tempo de aquecimento | Isso influencia o perfil de temperatura e a condução de calor no material. |
| Geometria do excitador | Determina a distribuição espacial do campo e do aquecimento. |
| lacuna entre o elemento indutor e o elemento | Isso influencia o acoplamento eletromagnético e a uniformidade do processo. |
| Velocidade de digitalização | Influencia o tempo de aquecimento local durante o processo contínuo. |
| resfriamento | Determina o curso da transformação após a austenitização e o risco de fissuras e deformações. |
Endurecimento por indução – as informações mais importantes
| Tipo de processo | Tratamento térmico superficial |
| Fonte de calor | Correntes induzidas por um campo eletromagnético alternado |
| O principal fenômeno eletromagnético | Indução eletromagnética, correntes parasitas e efeito pelicular |
| Área de processamento | Camada selecionada ou área de superfície local |
| A estrutura principal da camada após o endurecimento. | Na maioria das vezes, trata-se de martensita, com possível adição de outros componentes, dependendo do material e do processo. |
| Alteração na composição química da superfície | Não – o processo utiliza a composição do material existente. |
| Profundidade da camada | Depende da frequência, potência, tempo, geometria, propriedades do material e condições de resfriamento. |
| Essencial | Pode reter a microestrutura anterior e apresentar maior plasticidade. |
| Typowe zastosowanie | Eixos, mancais, engrenagens, pinos, roletes e superfícies sujeitas a desgaste. |
Endurecimento por indução Permite o aquecimento muito rápido e localizado da camada superficial do aço usando um campo eletromagnético alternado. As correntes de Foucault induzidas no material causam a liberação direta de calor, e o efeito pelicular favorece a concentração de calor próximo à superfície.
Uma vez atingida a temperatura de austenitização necessária, a superfície é resfriada rapidamente, permitindo a formação de uma camada martensítica dura no aço selecionado. O núcleo do componente não precisa ser aquecido à temperatura de austenitização e pode reter as propriedades adquiridas durante processos anteriores, como têmpera e revenido.
A característica mais importante do processo é a capacidade de controlar a localização e a intensidade do aquecimento. No entanto, a profundidade real da camada endurecida não depende apenas da frequência. Ela resulta de uma combinação de frequência, potência, tempo de aquecimento, projeto do indutor, geometria do componente, condução de calor, composição do aço e condições de resfriamento.
O endurecimento por indução é particularmente benéfico para peças de máquinas que exigem Alta dureza e resistência ao desgaste da superfície, mantendo ao mesmo tempo um núcleo durável e mais dúctil.Graças à sua alta velocidade, repetibilidade e capacidade de automação, o método é amplamente utilizado na produção de eixos, engrenagens, pinos, rolos e outros componentes que operam sob altas cargas mecânicas.
Métodos de tratamento térmico e termoquímico do aço
O endurecimento por indução é apenas um dos vários processos utilizados para modificar a microestrutura e as propriedades do aço. Dependendo do efeito desejado, também são utilizados processos de normalização, alívio de tensões, têmpera, revenimento e processos termoquímicos, como cementação, nitretação, entre outros.
Métodos de tratamento térmico do aço
- Aço normalizador – Refinamento de grãos e unificação da microestrutura.
- Wyżarzanie odprężające – redução das tensões residuais.
- Amolecimento do aço – reduzindo a dureza e melhorando a suscetibilidade a processamentos posteriores.
- Recozimento completo – austenitização e resfriamento lento.
- Recozimento isotérmico – transformação realizada enquanto mantida a uma temperatura adequadamente selecionada.
- Recozimento por esferoidização – alteração na morfologia da cementita ou de outros carbonetos.
- recozimento de recristalização – Eliminação dos efeitos do esmagamento e restauração da plasticidade.
- recozimento de homogeneização – reduzir a segregação e homogeneizar a composição do material.
- Endurecimento e tratamento térmico – moldando a microestrutura e as propriedades por meio de têmpera e revenido.
- Aço temperado – Modificação controlada das propriedades do aço após o endurecimento.
- Endurecimento por indução – Aquecimento por indução de superfície e resfriamento rápido.
- endurecimento por chama – Endurecimento superficial após aquecimento localizado com chama.
- Supersaturação – Obtenção de uma solução sólida supersaturada por meio de um ciclo térmico apropriado.
- Envelhecimento – Separação de fases controlada que leva ao fortalecimento do material.
Métodos de tratamento termoquímico do aço
- Nitretação do aço – enriquecimento difusional da camada superficial com nitrogênio.
- Aço cementado – enriquecimento difusional da superfície com carbono.
- Carbonitretação – enriquecimento simultâneo da camada superficial com carbono e nitrogênio.
- Nitrocarbonetação / nitrocarbonetação – enriquecimento da camada principalmente com nitrogênio e carbono.
- Perfuração – saturação por difusão da superfície com boro.
- Cromagem por difusão – enriquecimento da camada com cromo por difusão.
- aluminização por difusão – enriquecimento por difusão da camada em alumínio.
