O gás endotérmico é uma atmosfera cuidadosamente controlada utilizada nos processos de tratamento térmico para evitar a oxidação e a descarbonetação dos metais, permitindo simultaneamente um controlo preciso da química da superfície. Composto principalmente por hidrogénio, monóxido de carbono e azoto com impurezas menores, é gerado pela combustão parcial de gases de hidrocarbonetos, como o gás natural, num gerador endotérmico. Esta mistura de gases desempenha um papel fundamental na manutenção de propriedades metalúrgicas consistentes durante processos como a cementação, o endurecimento neutro e a sinterização, criando um ambiente quimicamente equilibrado que interage de forma previsível com as superfícies metálicas aquecidas.
Pontos-chave explicados:
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Composição e Geração
- O gás endotérmico padrão contém 40% de H₂, 20% de CO e 40% de N₂ , com <1% de traços de CO₂, CH₄ e H₂O
- Produzido pela reação de gás natural/propano com ar numa retorta aquecida (gerador endotérmico) utilizando um catalisador de níquel
- O termo "endotérmico" refere-se à reação química de absorção de calor (CH₄ + ar → CO + H₂ + N₂) que forma o gás
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Funções primárias no tratamento térmico
- Actua como uma atmosfera protetora para evitar a oxidação da superfície (incrustação)
- Mantém o potencial de carbono para evitar a descarbonetação em aços
- Serve como gás de transporte para o carbono durante os processos de cementação
- Permite uma química de superfície consistente para aplicações de recozimento brilhante
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Principais aplicações
- Carburização: CO e H₂ facilitam a transferência de carbono para as superfícies de aço
- Endurecimento Neutro: Evita a oxidação durante a austenitização de aços de médio carbono
- Sinterização: Protege os metais em pó durante a consolidação a alta temperatura
- Recozimento brilhante: Mantém as superfícies livres de óxido no cobre e no aço inoxidável
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Parâmetros de controlo
- Monitorização do ponto de orvalho (teor de vapor de água)
- Níveis de CO₂ (medição indireta do potencial de carbono)
- Teor de metano (indica combustão incompleta)
- Os sistemas modernos utilizam sensores de infravermelhos e sondas de zircónio para análise em tempo real
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Considerações sobre segurança
- A elevada inflamabilidade devido ao teor de H₂ requer equipamento à prova de explosão
- O CO é tóxico - ventilação adequada e detectores de gás são obrigatórios
- São necessários sistemas de purga de azoto durante o arranque/desligamento para evitar misturas explosivas
Esta atmosfera controlada exemplifica como a química precisa do gás permite resultados metalúrgicos avançados, formando o "ingrediente ativo" invisível em muitos processos de tratamento térmico que moldam componentes metálicos duráveis.
Tabela de resumo:
| Aspeto | Detalhes |
|---|---|
| Composição | 40% H₂, 20% CO, 40% N₂ (<1% CO₂/CH₄/H₂O) |
| Produção | Produzido através da combustão parcial de gás natural/propano num gerador endotérmico |
| Funções primárias | Evita a oxidação, mantém o potencial de carbono, permite a cementação |
| Aplicações principais | Carburação, endurecimento neutro, sinterização, recozimento brilhante |
| Parâmetros de controlo | Ponto de orvalho, níveis de CO₂, teor de metano (monitorizado através de sondas de IR/zircónio) |
| Considerações de segurança | Elevada inflamabilidade (H₂), toxicidade do CO, requer sistemas de ventilação/purga |
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