A infusão de um elemento externo sobre a superfície de metais, geralmente aço de baixo teor de carbono para tornar um revestimento externo significativamente mais duro, é referido como endurecimento de superfície. Existem vários métodos através dos quais o procedimento pode ser implementado.

O objetivo principal do processo de endurecimento da superfície é fornecer um aço com baixo teor de carbono, mas com superfície de alto teor de carbono, sem afetar o interior ou o núcleo do metal em sua composição.

O procedimento envolve a adição de alta porcentagem de carbono à camada externa de um aço com baixo teor de carbono que deve ser endurecido através do aquecimento enquanto estiver em contato com um determinado material que pode ser muito rico em conteúdo de carbono. O procedimento também envolve um tratamento térmico final após o procedimento acima ter sido concluído.

O processo particularmente torna-se benéfico porque confere o aço de baixo carbono com dureza externa para resistir a choques externos, batidas, riscos, etc. ao mesmo tempo em que a estrutura interna do metal o mantém resistente e flexível para que ele não seja afetado por fraturas e tensões de flexão.

As operações fundamentais envolvidas com o procedimento do endurecimento do aço por causa de baixa emissão de carbono são as seguintes:

  1. Cimentação ou Carburação – o que ajuda a introduzir carbono adicional.
  2. Arrefecimento gradual da temperatura de cimentação também chamado recozimento.
  3. Refinação – para compensar os efeitos do aquecimento sustentado.
  4. Endurecimento.
  5. Temperamento conforme necessário.

Os diferentes métodos empregados para os procedimentos acima são:

Processo open hearth: o processo é utilizado apenas com peças únicas de metal. O metal é aquecido até que se torne de cor avermelhada, depois é imersa em um composto carburante como o carvão e o couro carbonizado, o carvão vegetal de madeira. A indução é feita algumas vezes.

O metal é então limpo de qualquer composto aderente, reaquecido, novamente mergulhado e endurecido através de resfriamento com água.

A dureza do metal acabado é testada, limado suavemente e, finalmente, polido.

Processo de endurecimento: Este processo torna-se útil quando é necessário que mais de um seja endurecido.

Todas as peças a serem endurecidas são cuidadosamente embaladas em uma caixa de ferro. É assegurado que cada metal e suas partes externas sejam cobertas e cercadas por uma a duas polegadas de composto carburante.

A abertura da caixa de ferro é coberta com uma tampa e a tampa é selada usando argila especial para fogo. Isso é feito para evitar que os gases escapem da caixa de ferro durante o processo de cementação e também para que os gases externos do forno não entrem na caixa.

A caixa é colocada suavemente dentro do forno e aquecida até a temperatura de cementação de 900 graus Celsius. Esta temperatura é mantida por um período de tempo suficiente para uma cura ótima da espessura da caixa.

O procedimento de cementação acima indicado, quando prolongado até quatro horas, produz uma peça endurecida de aproximadamente 0,040 “de espessura.

A espessura geralmente é considerada boa para a maioria do trabalho comum e permite bons limites de moagem.

Em seguida, os metais podem esfriar gradualmente dentro da própria caixa, de modo a temperar a caixa recém-aquecida.

O refinamento adicional é realizado através do aquecimento entre 840 a 900 graus Celsius e introduzido na água ou no óleo para a extinção.

Depois disso, a casca externa dos metais é aquecida a uma temperatura de 760 graus Celsius e arrefece para 700 graus Celsius antes de extingui-los de volta à água ou ao óleo.

Processo de cianeto: o processo envolve a imersão do metal a ser endurecido em uma solução fundida de cianeto de sódio a 920 graus Celsius. O processo garante um aquecimento suficiente, bem como um agente carburante. O processo pode fornecer uma crosta endurecida de cerca de 0,008 “a 0,01” e é usado para trabalhos onde esta espessura seja suficiente.

O processo acima é considerado mais rápido e eficiente e normalmente pode ser concluído em meia hora. Este processo e ideal para pequenas peças metálicas, como porcas, parafusos, engrenagens de máquinas.

Processo de nitretação: O endurecimento produzido por este método resulta em uma superfície muito dura sobre as ligas de aço especiais. A formação ocorre quando o procedimento é realizado em um ambiente com alta porcentagem de gás amoníaco por até 90 horas. O procedimento envolve a superfície dos metais que serão endurecidos aquecendo-os até 500 graus Celsius. Durante o aquecimento é permitido um fluxo de gás amoníaco na superfície por um período de 10 a 90 horas.

A espessura da superfície endurecida pode variar para diferentes tipos de aços, variando de 0,006 “a 0,030”. A espessura também pode ser influenciada pelo período de tempo para o qual foi tratado com amônia e também o tipo de aço utilizado.

Uma vez que o processo elimina o uso de altas temperaturas, não requer uma extinção e, portanto, o risco de distorções na estrutura metálica é reduzido.