Introdução aos processos comuns de tratamento térmico para correntes de rolos

Introdução aos processos comuns de tratamento térmico para correntes de rolos
No processo de fabricação de correntes de rolos, o tratamento térmico é um elo fundamental para melhorar seu desempenho. Através do tratamento térmico, a resistência, a dureza, a resistência ao desgaste e a tenacidade das correntes de rolos podem ser significativamente aprimoradas, prolongando assim sua vida útil e atendendo aos requisitos de uso em diversas condições de trabalho complexas. A seguir, apresentamos uma descrição detalhada de alguns processos comuns de tratamento térmico para correntes de rolos:

I. Processo de têmpera e revenido
(I) Resfriamento
A têmpera é um processo que consiste em aquecer a corrente de rolos a uma determinada temperatura (geralmente acima de Ac3 ou Ac1), mantê-la aquecida por um certo período de tempo e, em seguida, resfriá-la rapidamente. Seu objetivo é conferir à corrente de rolos uma estrutura martensítica de alta dureza e resistência. Os meios de têmpera mais comuns incluem água, óleo e água salgada. A água possui uma velocidade de resfriamento rápida e é adequada para correntes de rolos com formatos simples e dimensões pequenas; o óleo possui uma velocidade de resfriamento relativamente lenta e é adequado para correntes de rolos com formatos complexos e dimensões grandes.
(II) Temperagem
O revenimento é um processo que consiste em reaquecer a corrente de rolos temperada a uma determinada temperatura (geralmente abaixo de Ac1), mantê-la aquecida e, em seguida, resfriá-la. Seu objetivo é eliminar as tensões internas geradas durante o processo de têmpera, ajustar a dureza e melhorar a tenacidade. De acordo com a temperatura de revenimento, ele pode ser dividido em revenimento a baixa temperatura (150 °C a 250 °C), revenimento a média temperatura (350 °C a 500 °C) e revenimento a alta temperatura (500 °C a 650 °C). O revenimento a baixa temperatura permite obter uma estrutura martensítica revenida com alta dureza e boa tenacidade; o revenimento a média temperatura permite obter uma estrutura troostítica revenida com alta resistência ao escoamento, boa plasticidade e tenacidade; o revenimento a alta temperatura permite obter uma estrutura troostítica revenida com boas propriedades mecânicas em geral.

2. Processo de cementação
A cementação consiste em fazer com que átomos de carbono penetrem na superfície da corrente de rolos para formar uma camada cementada de alto carbono, melhorando assim a dureza superficial e a resistência ao desgaste, enquanto o núcleo mantém a tenacidade do aço de baixo carbono. Os processos de cementação incluem cementação sólida, cementação gasosa e cementação líquida. Dentre eles, a cementação gasosa é o mais utilizado. Ao colocar a corrente de rolos em uma atmosfera cementante, os átomos de carbono se infiltram na superfície a uma determinada temperatura e tempo. Após a cementação, geralmente são necessários têmpera e revenido a baixa temperatura para melhorar ainda mais a dureza superficial e a resistência ao desgaste.

3. Processo de nitretação
A nitretação consiste na infiltração de átomos de nitrogênio na superfície da corrente de rolos para formar nitretos, melhorando assim a dureza superficial, a resistência ao desgaste e a resistência à fadiga. O processo de nitretação inclui nitretação gasosa, nitretação iônica e nitretação líquida. Na nitretação gasosa, a corrente de rolos é colocada em uma atmosfera contendo nitrogênio e, a uma determinada temperatura e tempo, os átomos de nitrogênio se infiltram na superfície. A corrente de rolos após a nitretação apresenta alta dureza superficial, boa resistência ao desgaste e pequena deformação, sendo adequada para correntes de rolos com formatos complexos.

4. Processo de carbonitretação
A carbonitretação consiste na infiltração simultânea de carbono e nitrogênio na superfície da corrente de rolos para formar carbonitretos, melhorando assim a dureza superficial, a resistência ao desgaste e a resistência à fadiga. O processo de carbonitretação inclui a carbonitretação gasosa e a carbonitretação líquida. Na carbonitretação gasosa, a corrente de rolos é colocada em uma atmosfera contendo carbono e nitrogênio e, a uma determinada temperatura e tempo, permite-se que o carbono e o nitrogênio se infiltrem simultaneamente na superfície. A corrente de rolos após a carbonitretação apresenta alta dureza superficial, boa resistência ao desgaste e bom desempenho anti-travamento.

5. Processo de recozimento
O recozimento é um processo no qual a corrente de rolos é aquecida a uma determinada temperatura (geralmente 30-50 °C acima de Ac3), mantida aquecida por um certo período de tempo, resfriada lentamente até abaixo de 500 °C em um forno e, em seguida, resfriada ao ar. Seu objetivo é reduzir a dureza, melhorar a plasticidade e a tenacidade, além de facilitar o processamento e o tratamento térmico subsequente. A corrente de rolos após o recozimento apresenta estrutura uniforme e dureza moderada, o que pode melhorar o desempenho de corte.

6. Processo de normalização
A normalização é um processo no qual a corrente de rolos é aquecida a uma determinada temperatura (geralmente acima de Ac3 ou Acm), mantida aquecida, retirada do forno e resfriada ao ar. Seu objetivo é refinar os grãos, uniformizar a estrutura, melhorar a dureza e a resistência, e aprimorar o desempenho de corte. A corrente de rolos após a normalização apresenta estrutura uniforme e dureza moderada, podendo ser utilizada como tratamento térmico final ou preliminar.

7. Processo de tratamento do envelhecimento
O tratamento de envelhecimento é um processo no qual a corrente de rolos é aquecida a uma determinada temperatura, mantida aquecida por um certo período de tempo e, em seguida, resfriada. Seu objetivo é eliminar a tensão residual, estabilizar as dimensões e melhorar a resistência e a dureza. O tratamento de envelhecimento divide-se em envelhecimento natural e envelhecimento artificial. O envelhecimento natural consiste em deixar a corrente de rolos à temperatura ambiente ou em condições naturais por um longo período para eliminar gradualmente a tensão residual; o envelhecimento artificial consiste em aquecer a corrente de rolos a uma temperatura mais elevada e realizar o tratamento de envelhecimento em um período mais curto.

8. Processo de têmpera superficial
O resfriamento superficial é um processo que consiste em aquecer a superfície da corrente de rolos a uma determinada temperatura e resfriá-la rapidamente. Seu objetivo é melhorar a dureza superficial e a resistência ao desgaste, mantendo a tenacidade do núcleo. Os processos de resfriamento superficial incluem o resfriamento por indução, o resfriamento por chama e o resfriamento por contato elétrico. O resfriamento por indução utiliza o calor gerado pela corrente induzida para aquecer a superfície da corrente de rolos, apresentando vantagens como alta velocidade de aquecimento, boa qualidade de resfriamento e pequena deformação.

9. Processo de reforço superficial
O processo de reforço superficial consiste em formar uma camada de reforço com propriedades especiais na superfície da corrente de rolos por meio de métodos físicos ou químicos, melhorando assim a dureza superficial, a resistência ao desgaste e a resistência à fadiga. Os processos comuns de reforço superficial incluem jateamento com esferas, reforço por laminação, reforço por infiltração de metal, etc. O jateamento com esferas consiste em usar esferas de alta velocidade para impactar a superfície da corrente de rolos, de modo que seja gerada uma tensão residual de compressão na superfície, melhorando assim a resistência à fadiga; o reforço por laminação consiste em usar ferramentas de laminação para rolar a superfície da corrente de rolos, de modo que a superfície sofra deformação plástica, melhorando assim a dureza superficial e a resistência ao desgaste.

10. Processo de alargamento
A boronização consiste na infiltração de átomos de boro na superfície da corrente de rolos para formar boridos, melhorando assim a dureza superficial e a resistência ao desgaste. Os processos de boronização incluem a boronização gasosa e a boronização líquida. Na boronização gasosa, a corrente de rolos é colocada em uma atmosfera contendo boro e, a uma determinada temperatura e tempo, os átomos de boro infiltram-se na superfície. A corrente de rolos após a boronização apresenta alta dureza superficial, boa resistência ao desgaste e bom desempenho anti-mordida.

11. Processo de tratamento térmico de têmpera secundária composta
O tratamento térmico composto de têmpera secundária é um processo avançado de tratamento térmico que melhora significativamente o desempenho de correntes de rolos por meio de dois processos de têmpera e revenido. Este processo geralmente inclui as seguintes etapas:
(I) Primeiro resfriamento
A corrente de rolos é aquecida a uma temperatura mais elevada (geralmente superior à temperatura de têmpera convencional) para austenitizar completamente sua estrutura interna e, em seguida, resfriada rapidamente para formar uma estrutura martensítica. O objetivo desta etapa é melhorar a dureza e a resistência da corrente de rolos.
(II) Primeiro revenimento
Após a primeira têmpera, a corrente de rolos é aquecida a uma temperatura média (geralmente entre 300 °C e 500 °C), mantida aquecida por um determinado período e, em seguida, resfriada. O objetivo desta etapa é eliminar a tensão interna gerada durante o processo de têmpera, ajustando a dureza e melhorando a tenacidade.
(III) Segundo resfriamento
Após o primeiro revenimento, a corrente de rolos é aquecida novamente a uma temperatura mais alta, porém ligeiramente inferior à temperatura do primeiro resfriamento, e então resfriada rapidamente. O objetivo desta etapa é refinar ainda mais a estrutura martensítica e melhorar a dureza e a resistência ao desgaste da corrente de rolos.
(IV) Segunda têmpera
Após a segunda têmpera, a corrente de rolos é aquecida a uma temperatura mais baixa (geralmente entre 150 °C e 250 °C), mantida aquecida por um determinado período e, em seguida, resfriada. O objetivo desta etapa é eliminar ainda mais a tensão interna, estabilizar as dimensões e manter a alta dureza e resistência ao desgaste.

12. Processo de cementação líquida
A cementação líquida é um processo especial de cementação que permite que os átomos de carbono penetrem na superfície da corrente de rolos através da imersão em um meio cementante líquido. Este processo apresenta as vantagens de alta velocidade de cementação, camada cementada uniforme e bom controle. É adequado para correntes de rolos com formatos complexos e que exigem alta precisão dimensional. Após a cementação líquida, geralmente são necessários têmpera e revenido a baixa temperatura para melhorar ainda mais a dureza superficial e a resistência ao desgaste.

13. Processo de endurecimento
O endurecimento refere-se ao aprimoramento da dureza e da resistência ao desgaste por meio da melhoria da estrutura interna da corrente de rolos. As etapas específicas são as seguintes:
(I) Aquecimento
A corrente de rolos é aquecida até a temperatura de endurecimento para dissolver e difundir elementos como carbono e nitrogênio na corrente.
(ii) Isolamento
Após atingir a temperatura de endurecimento, mantenha um certo tempo de isolamento para que os elementos se difundam uniformemente e formem uma solução sólida.
(iii) Resfriamento
Resfrie a corrente rapidamente, a solução sólida formará uma estrutura de grãos finos, melhorando a dureza e a resistência ao desgaste.

14. Processo de Infiltração de Metal
O processo de infiltração metálica consiste em infiltrar elementos metálicos na superfície da corrente de rolos para formar compostos metálicos, melhorando assim a dureza superficial e a resistência ao desgaste. Os processos comuns de infiltração metálica incluem a cromização e a infiltração de vanádio. O processo de cromização consiste em colocar a corrente de rolos em uma atmosfera contendo cromo e, a uma determinada temperatura e tempo, os átomos de cromo infiltram-se na superfície para formar compostos de cromo, melhorando assim a dureza superficial e a resistência ao desgaste.

15. Processo de Aluminização
O processo de aluminização consiste na infiltração de átomos de alumínio na superfície da corrente de rolos para formar compostos de alumínio, melhorando assim a resistência à oxidação e à corrosão da superfície. Os processos de aluminização incluem a aluminização gasosa e a aluminização líquida. Na aluminização gasosa, a corrente de rolos é colocada em uma atmosfera contendo alumínio e, a uma determinada temperatura e tempo, os átomos de alumínio infiltram-se na superfície. A superfície da corrente de rolos após a infiltração de alumínio apresenta boa resistência à oxidação e à corrosão, sendo adequada para uso em ambientes corrosivos e de alta temperatura.

16. Processo de infiltração de cobre
O processo de infiltração de cobre consiste em infiltrar átomos de cobre na superfície da corrente de rolos para formar compostos de cobre, melhorando assim a resistência ao desgaste e o desempenho anti-mordida da superfície. O processo de infiltração de cobre inclui a infiltração de cobre gasoso e a infiltração de cobre líquido. A infiltração de cobre gasoso consiste em colocar a corrente de rolos em uma atmosfera contendo cobre e, a uma determinada temperatura e tempo, os átomos de cobre são infiltrados na superfície. A superfície da corrente de rolos após a infiltração de cobre apresenta boa resistência ao desgaste e desempenho anti-mordida, sendo adequada para uso em condições de alta velocidade e carga pesada.

17. Processo de infiltração de titânio
O processo de infiltração de titânio consiste em infiltrar átomos de titânio na superfície da corrente de rolos para formar compostos de titânio, melhorando assim a dureza superficial e a resistência ao desgaste. O processo de infiltração de titânio inclui a infiltração gasosa e a infiltração líquida. Na infiltração gasosa, a corrente de rolos é colocada em uma atmosfera contendo titânio e, a uma determinada temperatura e tempo, os átomos de titânio são infiltrados na superfície. A superfície da corrente de rolos após a infiltração de titânio apresenta boa dureza e resistência ao desgaste, sendo adequada para condições de trabalho que exigem alta dureza e alta resistência ao desgaste.

18. Processo de cobaltagem
O processo de cobaltagem consiste na infiltração de átomos de cobalto na superfície da corrente de rolos para formar compostos de cobalto, melhorando assim a dureza e a resistência ao desgaste da superfície. O processo de cobaltagem inclui a cobaltagem gasosa e a cobaltagem líquida. Na cobaltagem gasosa, a corrente de rolos é colocada em uma atmosfera contendo cobalto e, a uma determinada temperatura e tempo, os átomos de cobalto são infiltrados na superfície. A superfície da corrente de rolos após a cobaltagem apresenta boa dureza e resistência ao desgaste, sendo adequada para condições de trabalho que exigem alta dureza e alta resistência ao desgaste.

19. Processo de zirconização
O processo de zirconização consiste na infiltração de átomos de zircônio na superfície da corrente de rolos para formar compostos de zircônio, melhorando assim a dureza e a resistência ao desgaste da superfície. O processo de zirconização inclui a zirconização gasosa e a zirconização líquida. Na zirconização gasosa, a corrente de rolos é colocada em uma atmosfera contendo zircônio e, a uma determinada temperatura e tempo, os átomos de zircônio são infiltrados na superfície. A superfície da corrente de rolos após a zirconização apresenta boa dureza e resistência ao desgaste, sendo adequada para condições de trabalho que exigem alta dureza e alta resistência ao desgaste.

20. Processo de infiltração de molibdênio
O processo de infiltração de molibdênio consiste em infiltrar átomos de molibdênio na superfície da corrente de rolos para formar compostos de molibdênio, melhorando assim a dureza e a resistência ao desgaste da superfície. O processo de infiltração de molibdênio inclui a infiltração gasosa e a infiltração líquida. Na infiltração gasosa, a corrente de rolos é colocada em uma atmosfera contendo molibdênio e, a uma determinada temperatura e tempo, os átomos de molibdênio se infiltram na superfície. A superfície da corrente de rolos após a infiltração de molibdênio apresenta boa dureza e resistência ao desgaste, sendo adequada para condições de trabalho que exigem alta dureza e alta resistência ao desgaste.