BRPI1008343B1 - processo de tratamento de peças para utensílios de cozinha, e, utensílios de cozinha - Google Patents

Abstract

A invenção se refere a um processo de tratamento de peças para utensílios de cozinha para proteger as referidas peças contra as arranhões caracterizado pelo fato de que ele comporta sucessivamente: uma etapa de nitretação compreendendo eventualmente uma nitrocarbonetação, entre 592 e 750°C de modo a favorecer a criação de uma camada de austenita ao nitrogênio; uma etapa de tratamento adaptada a favorecer a conversão pelo menos de uma parte da austenita ao nitrogênio em uma fase com dureza reforçada.

Description

[0001] A invenção se refere a um processo de tratamento de peças para utensílios de cozinha de mistura ferrosa, antiaderente, de anti-arranhões e resistentes à corrosão, e peças tratadas pelo processo.

[0002] Existem diferentes materiais, ou empilhamento de materiais, para realizar utensílios de cozinha: aço (ligado ou não), alumínio, aço inoxidável (ou seja, em geral contendo mais de 11% de cromo), cobre ou ligas de prata notadamente, com ou sem revestimento de superfície tais como as camadas de polímeros à base de politetrafluoroetileno (PTFE, distribuído notadamente sob a marca Teflon). Cada material possui suas próprias vantagens e inconvenientes para este tipo de aplicação.

[0003] O alumínio resiste muito bem à corrosão durante as etapas de lavagem dos utensílios, incluindo aqui em lava-louça com agentes detergentes, mas em contrapartida, ele pode facilmente ser arranhado e suas propriedades antiaderentes são medíocres. É por isso que frequentemente é associado a um revestimento do tipo politetrafluoroetileno.

[0004] O aço inoxidável austenítico (que contém cerca de 18% de cromo e 10% de níquel) resiste igualmente bem à corrosão e um pouco melhor do que o alumínio aos arranhões. Em contrapartida, ele é um mau condutor térmico o que não facilita a homogeneização de temperatura de utensílios de cozimento tais como as woks, frigideiras, chapas de cozimento, panelas, marmitas, grills, frigideiras altas, grelhas (churrascos), formas ou caçarolas.

[0005] O cobre é um condutor térmico muito bom reconhecido por assegurar cozimentos de boa qualidade. Em contrapartida, é um material caro reservado aos utensílios de primeira linha.

[0006] Os aços não inoxidáveis têm uma grande vantagem sobre todos os outros materiais precitados, que é o seu preço. Com efeito, os aços, especialmente os aços não-ligados (sem elemento de adição) ou ligeiramente ligados (ou seja, que nenhum elemento de adição ultrapasse 5% em massa), são facilmente e abundantemente disponíveis, seu preço é baixo e flutua pouco em relação àquele dos aços inoxidáveis ou do cobre. É por isso que os aços não inoxidáveis são amplamente utilizados como material básico dos utensílios de cozinha de menor escala.

[0007] Em contrapartida, estes aços têm uma resistência à corrosão muito baixa, especialmente durante a limpeza dos utensílios com detergentes (a limpeza em lava- louças é banida), sua superfície é facilmente riscável e as propriedades antiaderentes são medíocres.

[0008] Ressalta do ensinamento da patente US 2008/0118763 A1 que a nitrocementação ferrítica pode ser aplicada a utensílios de cozinha a uma temperatura de 1060°F (571 °C) durante 3 h em uma atmosfera de 55% de nitrogênio, 41% de amoníaco e 4% de CO2. Procede-se em seguida a uma oxidação gasosa (pós-oxidação) a temperatura inferior a 800°F (~ 427°C) e uma proteção temporária em estufa a 500°F (260°C) durante 45 minutos com a ajuda de um óleo de cozinha. De acordo com este documento, as superfícies tratadas têm uma dureza aumentada e uma resistência à corrosão melhorada.

[0009] Os tratamentos de nitretação, nitrocementação, oxinitretração e oxinitrocarbonetaetação (o prefixo oxi- significa que após a nitretação ou nitrocementação procede-se a uma etapa de oxidação,) são utilizados na indústria mecânica (no automóvel: válvulas, amortecedores a gás, rótulas de ligação; nos máquinas de obras públicas: articulações, macacos hidráulicos...).

[0010] Estes tratamentos são realizados de maneira industrial quer por via gasosa (atmosferas à base de amoníaco), quer por via plasma (descarga luminescente sob baixa pressão), quer por via líquida (meios líquidos iônicos, ver por exemplo 0 documento US 2003084963).

[0011] Na indústria, os tratamentos de nitretação e nitrocementação, oxinitretação e nitrocementadas” são realizados classicamente em fase ferrítica (no diagrama ferro-nitrogênio), ou seja, em temperaturas inferiores a 592°C.

[0012] Uma camada de nitreto de ferro é formada, e a camada inferior é qualificada de camada de difusão.

[0013] Acima de 592°C, há formação da faseyN (austenita expandida por nitrogênio, geralmente denominada yN) entre a camada de nitreto e a camada de difusão. A austenita expandida por nitrogênio é uma microestrutura particular do aço.

[0014] A temperatura precisa acima da qual há formação da fase yN depende da composição exata do aço. Se este compreende muitos elementos de liga, este valor limite de temperatura pode se deslocar até 600°C.

[0015] Esta camada de austenita expandida por nitrogênio se transforma em nitrogênio-braunita, outra microestrutura particular do aço, sob o efeito da temperatura durante a etapa de oxidação que é realizada classicamente após a etapa de nitretação ou nitrocementação. Ora, no domínio das peças mecânicas, a etapa de oxidação é realizada geralmente pois se deseja que as peças sejam resistentes à corrosão, a nitretação aumentando a resistência ao desgaste e a oxidação a resistência à corrosão.

[0016] Esta retransformação em braunita geralmente não é desejada pois para as aplicações mecânicas as quais se destina correntemente a nitrocementação, a presença de uma camada de nitrogênio-braunita induz a uma fragilidade durante choques.

[0017] Com efeito, as solicitações mecânicas típicas de que se busca habitualmente limitar o efeito pela nitrocementação são as solicitações cíclicas e/ou alternadas que vão se reproduzir com um número grande de ciclos, como, por exemplo, a fadiga superficial ou o choque.

[0018] A presença de uma camada de braunita é então geralmente banida pois a fragilidade desta camada pode conduzir a um escamamento fissuração da camada de nitreto sob o efeito de um choque (transferência de energia elevada, rápida e localizada entre duas peças em movimento uma em relação a outra). As nitrocarbonetações e nitretações consequentemente são feitas classicamente em fase ferrítica. Se uma nitretação austenítica é realizada, a etapa de pós-oxidação então geralmente é efetuada a uma temperatura inferior a 200°C para evitar a retransformação da austenita expandida por nitrogênio em braunita (ver por exemplo a patente EP 1180552).

[0019] Além disso, no que se refere ao ensinamento da patente US 2008/0118763 A1, a requerente constatou que durante a etapa de pós-oxidação realizada exatamente após a nitrocementação, as temperaturas elevadas utilizadas (superiores a 200°C) provocam um revenido no nível da zona de difusão. A consequência deste recozimento é uma queda da dureza da zona de difusão que é prejudicial para a resistência aos arranhões dos utensílios de cozinha tratados.

[0020] Consequentemente, quando se aplica uma carga que solicita o material em sua massa e não unicamente a camada dura em superfície, o substrato se deforma e a camada dura em superfície fissura e se escama.

[0021] Acontece o mesmo durante a etapa de cozimento do agente de proteção temporário que é realizada entre 150 e 260°C, bem como durante a vida dos utensílios, a cada utilização a mais de 200°C destes utensílios de cozinha.

[0022] Isso é notadamente prejudicial no caso dos aços baixo carbono que são utilizados geralmente para os utensílios de cozinha.

[0023] É necessário notar, além disso, que os processos de nitrocementação necessitam de um grande aporte energético, e que é interessante monitorar os tempos de tratamento, para limitar os custos finais. Um dos inconvenientes da gama de tratamento apresentada pelo documento US 2008/0118763 A1 é sua duração que é longa (3 horas).

[0024] Neste contexto, o problema que a invenção se propõe a resolver é dar à superfície dos utensílios de cozinha de aço (não ou levemente ligados) propriedades de antiaderência, anti-arranhões e resistência à corrosão melhoradas, com custos de produção melhorados.

[0025] Para resolver este problema propõe-se um processo de tratamento de peças para utensílios de cozinha caracterizado pelo fato de que ele comporta sucessivamente - uma etapa de nitretação entre 592 e 750°C de modo a favorecer a criação de uma camada de austenita expandida por nitrogênio - uma etapa de tratamento adaptada para favorecer a conversão pelo menos de uma parte da austenita expandida por nitrogênio em uma fase com dureza reforçada.

[0026] O processo é notável pelo fato de que é empregado para proteger as peças para utensílios de cozinha contra arranhões.

[0027] O endurecimento inicial das peças (etapa de nitretação) pode ser realizado quer por nitretação austenítica, quer por nitrocementação austenítica. Especifica-se que por nitrocementação se entende um tratamento de difusão de nitrogênio e de carbono, considerado um caso particular de nitretação, termo pelo qual se designa um tratamento no sentido amplo que implica pelo menos uma difusão de nitrogênio. A camada de austenita criada é enterrada sob a camada de nitreto, acima a camada de difusão.

[0028] A etapa de tratamento subsequente, que pode ser notadamente um tratamento térmico ou um tratamento termoquímico, tem por efeito reforçar a dureza da austenita expandida por nitrogênio, que muda de natureza. A dureza é medida de acordo com os protocolos padrões. A título de exemplo, ela é reforçada de preferência pelo menos 200 HVo.os ou opcionalmente 300 HVo.os.

[0029] De acordo com um primeiro modo de realização, a fase com dureza reforçada é a braunita. A conversão pode neste caso ser efetuada notadamente por uma passagem a mais de 200°C por uma duração superior a 10 minutos. Em um exemplo relativo a este modo de realização, a dureza da fase que muda de natureza passa assim de cerca de 400 HVo.os a cerca de 800 HVo.os.

[0030] A etapa de tratamento é adaptada para permitir a conversão da camada de austenita expandida por nitrogênio em nitrogênio-braunita. Para isso, ela é realizada notadamente com um baixo teor de nitrogênio ativado em torno das peças. Por nitrogênio ativado entende-se, em função da via de nitretação utilizada, o amoníaco gasoso, o nitrogênio ionizado ou os sais nitrogenados fundidos.

[0031] Uma maneira simples para empregar a etapa de conversão é suprimir qualquer presença de nitrogênio ativado no meio no qual são colocadas as peças, mas é possível apenas diminuir a concentração destas espécies ativadas de maneira suficiente para parar a reação de nitretação. A conversão é empregada a uma temperatura inferior ou igual a temperatura de nitretação, por exemplo, uma temperatura inferior a 480 °C.

[0032] Especifica-se que entre a etapa de nitretação e a de conversão, as peças podem ser deslocadas, ou ser mantidas no mesmo lugar.

[0033] Além disso, a etapa de conversão pode ser realizada exatamente após a etapa de nitretação sem que as peças sejam resfriadas, o que permite obter uma cinética favorável, mas pode também ser realizada após um lapso de tempo durante o qual as peças evoluíram à temperatura ambiente.

[0034] De acordo com um segundo modo de realização, a fase de dureza reforçada é a martensita expandida por nitrogênio, e a conversão pode notadamente ser efetuada por uma passagem a menos de -40°C por uma duração superior a 5 minutos. A martensita expandida por nitrogênio é uma microestrutura particular do aço, diferente da austenita expandida por nitrogênio e da braunita. Em um exemplo relativo a este modo de realização, a dureza da fase que troca de natureza passa assim de cerca de 400 HVO.OÕ a cerca de 750 HVo.os.

[0035] Para a aplicação dos utensílios de cozimento, a requerente constatou que o empilhamento de camadas de materiais assim obtido com o processo possui uma melhor resistência aos arranhões efetuadas por utensílios pontiagudos (garfos, facas) que um empilhamento obtido por nitretação ferrítica. Aparentemente a camada de braunita ou de martensita formada durante a etapa de conversão serve de suporte para a camada de nitreto situada acima.

[0036] Parece com efeito que durante solicitações mecânicas de superfícies típicas de uma utilização de utensílio de cozinha (misturação, corte dos alimentos), a área de contato entre os utensílios de cozimento e os utensílios pontiagudos é muito pequena.

[0037] Com uma nitretação ou uma nitrocementação ferrítica, a requerente constatou, como mencionado acima, que a camada de nitreto cede localmente pois a camada de difusão não é suficiente dura (200 - 250 HVo.os para aços não ligados baixo carbono) para sustentá-la. Produz-se uma deformação localizada da peça e da camada de nitreto que fissura e se escama.

[0038] Sem que se deseje se limitar por uma explicação particular, parece que com a nitrocementação austenítica, a camada de austenita expandida por nitrogênio retransformada em braunita ou martensita assegura um suporte mecânico da camada de nitreto bem mais eficiente do que o da camada de difusão única nas peças não tratadas de acordo com a invenção. A camada de nitreto não se deforma mais sob as tensões mecânicas típicas dos utensílios de cozimento, o que suprime os fenômenos de arranhões.

[0039] É assim do mesmo modo para a resistência à corrosão. Por natureza, as camadas de nitreto e de óxido são camadas passivas, ou seja, que não enferrujam. Uma corrosão de peças oxinitretadas ou oxinitrocementadas pode no entanto acontecer pois as camadas de nitreto e de óxido não são nunca isentas de defeitos. O eletrólito pode então entrar em contato com o substrato que consequentemente se corrói.

[0040] A limitação dos riscos de arranhões das camadas de nitreto e de óxido graças ao tratamento de acordo com a invenção preserva contra a corrosão, os utensílios de cozimento tratados de acordo com a invenção.

[0041] Nota-se que o efeito observado está ligado à aplicação dos utensílios de cozinha, para os quais a frequência de solicitação da superfície é baixa (alguns golpes de faca ou de espátulas de tempos em tempos) e geralmente não no mesmo lugar (é raro que se dê dezenas ou centenas de golpes de faca exatamente no mesmo lugar em uma frigideira). O processo se aplica consequentemente de maneira vantajosa aos utensílios tais como woks, frigideiras, chapas de cozimento, panelas, marmitas, grills, frigideiras altas, grelhas (churrascos), formas ou caçarolas, e notadamente em suas superfícies destinadas a entrar em contato com os alimentos durante a cozimento. Os utensílios são adaptados para serem utilizados para o cozimento doméstico, de grupo, de restaurantes ou cozinha industrial para a preparação dos alimentos cozidos destinados por exemplo a serem embalados e distribuídos.

[0042] Parece então que o caráter vantajoso da presença da camada de braunita ou de martensita se deve ao fato desta última permite evitar grandes variações de dureza (como é o caso entre a camada de nitreto e a zona de difusão com uma nitretação clássica sobre aços do tipo XC10 - XC20).

[0043] A camada de braunita ou de martensita, que tem uma dureza intermediária entre a da camada de nitreto e a da zona de difusão reduz aparentemente esta variação de tal maneira que é obtida uma melhor resistência mecânica. Isso é tão mais vantajoso, que como se mencionou acima, a etapa de oxidação provoca uma queda de dureza na zona de difusão.

[0044] Além disso, utilizando-se temperaturas de tratamento compreendidas entre 595 e 700°C é possível multiplicar por dois ou três as cinéticas de difusão em relação a um tratamento realizado entre 530 e 590°C, o que permite diminuir o custo do tratamento e diminuir as necessidades energéticas necessárias para efetuá-lo.

[0045] Em alguns modos de execução vantajosos, a etapa de tratamento adaptada a favorecer a conversão em braunita é igualmente uma etapa de oxidação controlada, que permite também obter um efeito de proteção contra a corrosão reforçado.

[0046] Alternativamente ou de maneira combinada, a conversão em braunita compreende uma colocação em estufa a mais de 250°C por uma duração compreendida entre 20 minutos e 3 horas e esta colocação em estufa segue ou precede uma oxidação em uma salmoura em ebulição entre 120 e 160°C. A salmoura pode estar notadamente a uma temperatura compreendida entre 130 e 145°C.

[0047] De acordo com um procedimento de aplicação, o processo, que implica uma conversão em braunita ou martensita, compreende ademais uma oxidação por via gasosa entre 350 e 550°C.

[0048] Alternativamente ou de maneira combinada, ele compreende uma oxidação por banhos de sais fundidos entre 350 e 500°C.

[0049] Alternativamente ou de maneira combinada, ele compreende uma oxidação por salmoura em ebulição entre 120 e 160°C, ou entre 130 e 145°C.

[0050] De preferência, a nitretação compreende uma fase de nitrocementação. Ela pode compreender também uma fase de nitretação única seguida ou precedida de uma fase de nitrocementação. Assim, a fase de nitrocementação pode ser completada opcionalmente por uma fase de difusão de nitrogênio sem difusão de carbono.

[0051] A nitrocementação é vantajosa pois ela permite obter camadas de nitreto monofásicas o que melhora a resistência mecânica das peças, aos choques ou aos arranhões, por exemplo, além do que é obtido quando a invenção é empregada com uma nitretação sem nitrocementação.

[0052] De acordo com um modo de realização, a nitretação compreende uma nitretação em fase gasosa que compreende opcionalmente uma nitrocementação em fase gasosa. De acordo com um outro modo de realização, compreende uma nitretação por via plasma que compreende opcionalmente uma nitrocementação por via plasma.

[0053] De acordo com um terceiro modo de realização, ela compreende uma nitretação em meio líquido iônico que compreende opcionalmente uma nitrocementação em meio líquido iônico.

[0054] De acordo com uma característica vantajosa, a nitretação é efetuada por uma duração compreendida entre 10 minutos e 3 horas, e de preferência entre 10 minutos e 1 hora.

[0055] Ela pode ser efetuada de preferência a uma temperatura compreendida entre 610 e 650°C.

[0056] O processo é completado vantajosamente por um desengraxamento prévio das peças.

[0057] O processo compreende mais vantajosamente uma etapa de aquecimento prévio das peças a tratar entre 200 e 450°C em um forno por uma duração compreendida entre 15 e 45 minutos, após o desengraxamento e antes da nitretação, de modo a preparar as peças para a nitretação. Isso permite ganhar tempo na aplicação do processo, notadamente porque as peças não resfriam o meio reacional quando são introduzidas nele.

[0058] De acordo com outra característica vantajosa, as peças recebem uma proteção temporária oleosa no final do tratamento para aumentar a sua resistência à corrosão, além do efeito de proteção já obtido com o tratamento de acordo com a invenção sem esta proteção suplementar.

[0059] Finalmente, o processo é vantajoso pelo fato de que confere também às peças tratadas propriedades de resistência ao desgaste e propriedades de resistência à aderência.

[0060] Especifica-se que o processo é aplicado notadamente sobre peças de liga ferrosa que comporta pelo menos 80% de ferro em massa, ou mesmo sobre peças de aço não ligado ou levemente ligado.

[0061] A invenção propõe também utensílios de cozinha tratados por um processo de acordo com a invenção.

[0062] A invenção irá agora ser descrita em detalhes, em relação com as figuras anexas, notadamente - a figura 1 que representa um perfil de dureza medido sobre um utensílio de cozinha similar tratado por um processo da técnica anterior, - a figura 2 que representa um perfil de dureza medido sobre um utensílio de cozinha tratado de acordo com um modo de realização preferido da invenção, - a figura 3 que apresenta uma superposição dos dois perfis precedentes.

[0063] A gama de tratamento pode ser decomposta em várias etapas: Em primeiro lugar, um desengraxamento das peças é efetuado para eliminar qualquer traço de compostos orgânicos na superfície que poderiam prejudicar a difusão de nitrogênio e/ou de carbono.

[0064] Em seguida, as peças são levadas à temperatura de nitretação ou nitrocementação austenítica (entre 592 e 750°C), mas preferencial mente às temperaturas compreendidas entre 610 e 650°C. O tratamento de nitretação ou nitrocementação tem uma duração compreendida entre 10 minutos e 3 horas, de preferência de 10 minutos a 1 hora.

[0065] Em um terceiro momento, as peças são oxidadas a uma temperatura compreendida entre 350 e 550°C, de preferência de 410 a 440°C;

[0066] Alternativamente, uma oxidação a uma temperatura compreendida entre 120 e 160°C em uma salmoura em ebulição pode ser realizada, de preferência entre 130 e 145°C.

[0067] Neste caso, uma colocação em estufa das peças a uma temperatura superior a 250°C por uma duração compreendida entre 20 minutos e 3 horas, de preferência 1 hora, é necessária para converter a camada de yN em braunita.

[0068] As peças recebem finalmente uma proteção temporária sob a forma de um óleo alimentício para aumentar sua resistência à corrosão, além do efeito de proteção já obtido com o tratamento de acordo com a invenção sem esta proteção suplementar.

[0069] Ensaios permitiram destacar as vantagens importantes obtidas pela gama de tratamento tal como foi proposta pela invenção. Uma nitrocementação austenítica foi realizada a 640°C durante 45 minutos em meio líquido iônico contendo em massa 15% de cianatos, 1% de cianetos e 40% de carbonatos.

[0070] As peças foram na sequência mergulhadas em um líquido diretamente em um banho de oxidação a 430°C durante 15 minutos. E depois, as peças foram resfriadas na água, enxaguadas e secadas. Ao final, um óleo alimentício (óleo de girassol) foi aplicado sobre a superfície para aumentar a resistência à corrosão.

[0071] A morfologia da camada de óxido serve como esponja para o filme de óleo que continua captado na microporosidade da camada. Embora não seja necessário efetuar uma etapa final de cozimento, esta pode ser realizada para favorecer a retenção do óleo pela camada de óxido.

[0072] O tratamento tem por consequência aumentar fortemente a dureza da camada que suporta a camada de nitreto, em relação a um tratamento de acordo com a técnica anterior.

[0073] Na figura 1, representou-se o perfil de dureza (medido seguindo o protocolo Vickers padrão), para uma peça tratada (aço XC10) de acordo com a técnica anterior (nitrocementação ferrítica e oxidação). A dureza é medida sobre um corte transversal. A camada de nitreto 100 tem uma dureza da ordem de 1000 HVo.os, enquanto que a camada de difusão 110 tem uma dureza da ordem de 180 HVo.os a transição entre as durezas das duas camadas é abrupta, sobre menos de 3 microns, em torno de 20 microns de profundidade.

[0074] Na figura 2, representou-se o perfil de dureza para uma peça idêntica, tratada de acordo com o modo de realização descrito da invenção. A dureza é medida igualmente sobre um corte transversal. A dureza da camada de nitreto é da ordem de 1000 HVo.os, e aquela da camada de difusão da ordem de 180 HVo,o5. Duas transições são visíveis no perfil de dureza: uma a 20 microns, e a outra a 28 microns. A dureza da camada intermediária, qualificada de camada de nitrogênio- braunita é da ordem de 820 HVO.OÕ. A variação global é menor do que na figura 1.

[0075] A figura 3 mostra a comparação entre os perfis de dureza observados após o tratamento de acordo com a invenção, e após o tratamento de nitrocementação ferrítica e oxidação.

[0076] A dureza da camada intermediária 205 fica compreendida entre a da camada de difusão 210 e a da camada de nitreto 200.

[0077] Além disso, a gama assim realizada dura apenas uma hora em temperatura, o que demonstra efetivamente a eficácia da invenção no plano energético.

[0078] Os utensílios obtidos apresentam propriedades antiaderentes reforçadas, evidenciadas pela facilidade de limpeza de alimentos queimados após utilização.

[0079] Especifica-se agora alternativas ao tratamento apresentado. O tratamento de nitrocementação pode ser realizado em fase gasosa com atmosferas a base de amoníaco (NH3), de nitrogênio (N2) e de um ou vários gases combustíveis tais como o metano, etano, propano, butano, pentano, acetileno, monóxido de carbono, dióxido de carbono, gás endotérmico, gás exotérmico.

[0080] O tratamento de nitrocementação pode igualmente ser realizado por via plasma: em um local sob pressão reduzida (tipicamente 5-7 mbar) as peças são polarizadas sob elevada tensão. Uma descarga luminescente é então criada e a mistura de gases (tipicamente 79,5% N2 + 20% H2 + 0,5% CH4) é dissociada o que permite ao nitrogênio e ao carbono ativados se difundirem.

[0081] O tratamento de nitrocementação pode igualmente ser realizado por via líquida (meios líquidos iônicos), como mencionado em um banho de carbonatos, cianatos e cianuretos fundidos. Os íons cianatos (CNO) servem de fonte de nitrogênio enquanto os traços de cianetos (NC_) servem de fonte de carbono.

[0082] A etapa de oxidação deve ser controlada e pode ser realizada por via gasosa com atmosferas oxidantes tais como o ar, ligas controladas N2/O2, vapor d’água, protóxido de nitrogênio... em todos os casos, o objetivo é formar em temperaturas compreendidas entre 350 e 550°C uma camada de óxido de ferro FB3O4 negro, que é um óxido passivo que uma vez formado evita a formação da oxidação (óxido de ferro FB2O3 que é vermelho).

[0083] A oxidação pode igualmente ser realizada em meios líquidos iônicos a temperaturas compreendidas entre 380 e 470°C, para tempos que vão de 5 a 40 minutos.

[0084] A oxidação pode, por fim, ser realizada em uma salmoura (mistura água, nitrato, hidróxidos) a uma temperatura compreendida entre 100 e 160°C, para tempos que vão de 5 a 40 minutos.

[0085] Neste caso, um pós-revenido a uma temperatura superior a 250°C é um necessário para retransformar a camada de yN em braunita.

[0086] De acordo com um segundo modo de realização, a austenita expandida por nitrogênio é retransformada em martensita expandida por nitrogênio por tratamento criogênico entre -40 e -200°C por uma duração compreendida entre 5 minutos e 3 horas, de preferência entre 1 hora e 2 horas.

[0087] A martensita expandida por nitrogênio é uma estrutura cuja dureza é próxima daquela da nitrogênio-braunita. A requerente constatou que o efeito de suporte mecânico da camada de nitreto de ferro é assegurado.

[0088] De acordo com este modo de realização, a gama de tratamento é então a seguinte: - desengraxamento para retirar qualquer vestígio de produto orgânico - pré-aquecimento a uma temperatura compreendida entre 250 e 400°C, - nitrocementação austenítica entre 592 e 650°C, - resfriamento à temperatura ambiente - tratamento criogênico a uma temperatura entre -40 e -200°C, - oxidação seja por via gasosa, seja por banhos de sais, seja em uma salmoura em ebulição.

[0089] Neste modo de realização, a requerente constatou que a oxidação por uma salmoura em ebulição é vantajosa porque permite obter uma dureza da martensita expandida por nitrogênio superior de 100 Vickers àquela obtida com uma oxidação a elevada temperatura (mais de 300°C por via gasosa notadamente).

[0090] A invenção não se limita aos modos de realização descritos, mas engloba todos os modos de realização ao alcance do especialista.

Claims (19)

1. Processo de tratamento de peças para utensílios de cozinha para proteger as referidas peças contra arranhões, as peças compreendendo uma liga ferrosa de pelo menos 80% em peso de ferro, o método sendo caracterizadopelo fato de que compreende: nitretação austenítica ou nitrocementação das ditas peças para criar uma camada de nitreto externa, uma camada de difusão interna e uma camada de austenita expandida por nitrogênio intermediária entre a camada de nitreto e a camada de difusão; tratamento das ditas peças nitretadas ou nitrocementadas por oxidação para converter pelo menos uma parte do austenita expandida por nitrogênio em nitrogênio-braunita ou martensita expandida por nitrogênio e criar uma área de dureza reforçada tendo uma dureza intermediária entre aquela da camada de nitreto e aquela da camada de difusão, em que a etapa de tratamento térmico ocorre a uma faixa de temperatura de 592 a 750 °C.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que pelo menos uma parte do austenita expandida por nitrogênio é convertida em nitrogênio-braunita.

3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de que o dito tratamento por oxidação é realizado em uma temperatura superior a 200°C por um tempo superior a 10 minutos.

4. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que pelo menos uma parte do austenita expandida por nitrogênio é convertida em martensita expandida por nitrogênio.

5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizadopelo fato de que o dito tratamento por oxidação é realizado a uma temperatura inferior a -40°C por um tempo superior a 5 minutos.

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizadopelo fato de que o dito tratamento por oxidação compreende oxidar as ditas peças por banho de sais fundidos a uma temperatura entre 350°C e 500 °C.

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizadopelo fato de que o dito tratamento por oxidação compreende oxidar as ditas peças usando gás a uma temperatura entre 350°C e 550 °C.

8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizadopelo fato de que o dito tratamento por oxidação compreende oxidar as ditas peças em uma salmoura em ebulição a uma temperatura entre 120°C e 160°C.

9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizadopelo fato de que a nitretação austenítica ou nitrocementação compreende a nitrocementação, opcionalmente seguida por uma fase de nitretação sem difusão de carbono.

10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizadopelo fato de que compreende a nitretação austenítica ou nitrocementação em meio líquido iônico.

11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizadopelo fato de que compreende a nitretação austenítica ou nitrocementação via plasma.

12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizadopelo fato de que compreende a nitretação austenítica ou nitrocementação em fase gasosa.

13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizadopelo fato de que a nitretação austenítica ou nitrocementação é realizada por um tempo entre 10 minutos e 3 horas, e de preferência entre 10 minutos e 1 hora.

14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizadopelo fato de que a nitretação austenítica ou nitrocementação é realizada a uma temperatura entre 610°C e 650°C.

15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizadopelo fato de que compreende ainda um desengraxamento das peças antes da nitretação ou nitrocementação.

16. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizadopelo fato de que compreende ainda uma etapa de aquecimento das peças entre 200°C e 450°C por um tempo entre 15 minutos e 45 minutos, antes da nitretação austenítica ou nitrocementação.

17. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizadopelo fato de que as peças recebem uma proteção temporária oleosa no final do tratamento.

18. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizadopelo fato de que as peças compreendem aço não inoxidável.

19. Utensílios de cozinha caracterizadospelo fato de que são feitos de liga ferrosa compreendendo pelo menos 80% em massa de ferro tratados pelo processo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 18.

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