Por: Danilo Martins (@acostaruma)

Na engenharia de componentes mecânicos, especialmente naqueles submetidos a alto atrito, fadiga de contato e cargas de impacto contínuas, como engrenagens, eixos entalhados, pinhões e roletes, a superfície do material precisa atingir a dureza correta  para resistir à abrasão. Contudo, o núcleo da peça deve permanecer tenaz e flexível o suficiente para absorver choques sem sofrer fraturas.

Para alcançar essa combinação ideal, os tratamentos termoquímicos e térmicos de endurecimento superficial são indispensáveis. Entre as técnicas mais consagradas na indústria automobilística, agrícola e de maquinários pesados, destacam-se a Cementação e a Têmpera por Indução.

A escolha entre um processo e outro não depende apenas do custo inicial do tratamento, mas sim da composição química da liga de aço utilizada, da geometria da peça, do lote de produção e das exigências mecânicas em serviço.

Para conhecer as ligas disponíveis em barras laminadas, trefiladas, retificadas e forjadas indicadas para cada processo, acesse a linha de Aços para Construção Mecânica da AçosTarumã.

Entendendo os Mecanismos Metalúrgicos de Cada Processo

Embora ambos os métodos visem criar uma “capa” dura e resistente com um núcleo tenaz, o mecanismo físico-químico utilizado por cada um é fundamentalmente diferente:

1. Cementação (Tratamento Termoquímico)

A cementação enriquece a camada superficial de um aço de baixo carbono através da difusão de carbono em fase austenítica (geralmente entre 880o C. e 950o C). O processo altera a composição química da superfície do material antes do resfriamento rápido (têmpera).

• Mecanismo: Difusão química de carbono (gasosa, líquida ou em meio sólido) seguida de têmpera e revenimento.
• Ligas Indicadas: Aços de baixo carbono e média temperabilidade, como o SAE 8620, SAE 5115, SAE 1020 e equivalentes DIN (como o 16MnCr5).
• Perfil da Camada: Transição suave da dureza entre a capa cementada (tipicamente 58a62HRC) e o núcleo tenaz.

2. Têmpera por Indução 

A têmpera por indução não altera a composição química do aço. Ela utiliza um campo eletromagnético alternado gerado por uma bobina para induzir correntes elétricas na superfície da peça. Essas correntes aquecem rapidamente o material, enquanto o efeito pelicular contribui para determinar a profundidade de aquecimento , seguida de resfriamento imediato por ducha.

• Mecanismo: Aquecimento eletromagnético localizado seguido de têmpera superficial imediata.
• Ligas Indicadas: Aços de médio e alto carbono com teor C > 0,35%, como o SAE 1045, SAE 4140, SAE 4340 e SAE 1060.
• Perfil da Camada: Camada endurecida altamente localizada em áreas de atrito, mantendo o restante da peça no estado original de fornecimento.

Matriz Comparativa de Seleção Técnica: Cementação vs. Indução

Critérios para Escolha do Material e Processo na Usinagem

Para definir o aço e o tratamento corretos na fase de projeto, o engenheiro ou comprador técnico deve avaliar três variáveis fundamentais:

1. Complexidade Geométrica do Componente:
   • Peças com geometrias internas intrincadas, dentes de engrenagem pequenos e rebaixos onde uma bobina de indução não consegue posicionar-se com precisão devem ser cementadas usando aço SAE 8620 ou SAE 1020.
   • Eixos retos, pista de assento de rolamentos e guias lineares são candidatos ideais para têmpera por indução utilizando aço SAE 1045 ou SAE 4140.
2. Custo do Material e Processamento:
   • A têmpera por indução com SAE 1045 costuma apresentar um custo total de fabricação menor para médias e grandes séries, pois elimina o consumo prolongado de gás/energia dos fornos de cementação.
   • A cementação com SAE 8620 entrega a elvada resistência à fadiga sob cargas severas de transmissão mecânica, justificando o maior valor do tratamento em componentes críticos.

Q&A – Guia de Seleção Termoquímica e Ligas de Aço 

1. Posso temperar por indução o Aço SAE 1020 ou SAE 8620 sem cementar antes?
   Não de forma eficiente. Aços com baixo teor de carbono (C < 0,30%) não possuem carbono suficiente em sua matriz para formar a quantidade de martensita necessária para atingir alta dureza superficial apenas com o choque térmico.
2. Qual a principal vantagem do Aço SAE 8620 na cementação em relação ao SAE 1020?
   O SAE 8620 é um aço ligado ao Cromo, Níquel e Molibdênio. Essa adição concede ao 8620 maior temperabilidade e resistência mecânica no núcleo após a cementação, evitando o colapso da camada dura sob cargas pesadas (efeito “casca de ovo”).
3. Por que o Aço SAE 1045 é o mais utilizado para têmpera por indução?
   Porque possui teor de carbono médio (˜0,45%), que permite atingir durezas superficiais de 55a60HRC com excelente velocidade de resposta ao campo eletromagnético, mantendo um custo altamente competitivo.
4. Quando devo especificar o Aço SAE 4140 temperado por indução no lugar do SAE 1045?
   Quando o núcleo da peça precisa suportar torção e flexão muito mais elevadas do que o 1045 suporta. O SAE 4140 (Cromo-Molibdênio) pode ser pré-beneficiado para alto rendimento no núcleo antes do endurecimento superficial por indução.
5. A têmpera por indução exige revenimento após o processo?
   Sim. Embora o aquecimento seja localizado, a camada endurecida fica com altíssima tensão residual e fragilidade. Um revenimento de alívio (geralmente induzido ou em forno de baixa temperatura) é recomendável  para evitar trincamento da camada.
6. A cementação gera empenamento nas peças?
   Sim, devido ao longo tempo de permanência em altas temperaturas (880o C. e 950o C)) e à têmpera integral subsequente. Por isso, é comum prever um sobrematerial de usinagem ou retificação após o tratamento.
7. Qual o impacto do tamanho de lote na escolha entre indução e cementação?
   Para peças contínuas e padronizadas (como eixos), a indução oferece automatização em linha com tempos de ciclo de segundos. Já a cementação permite tratar centenas de peças de formatos variados simultaneamente em uma mesma fornada.
8. A Aços Tarumã comercializa aços indicados para cementação e indução?
   Sim. A Aços Tarumã distribui a linha completa de aços de baixo carbono para cementação (como SAE 8620 e SAE 1020) e aços beneficiáveis de médio carbono para indução (como SAE 1045, SAE 4140 e SAE 4340).
9. Como solicitar uma cotação técnica para barras ou blocos das ligas citadas?
   Entre em contato com a equipe comercial da Aços Tarumã pelo e-mail acostaruma@acostaruma.com.br ou pelo atendimento telefônico corporativo no número (11) 95079-9020

A Aços Tarumã conta com um portfólio completo de aços para construção mecânica e carbono em barras redondas (laminadas, trefiladas, retificadas e forjadas) e blocos, com garantia de certificação e rastreabilidade de usina.

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