Determinação da energia de ativação para tratamentos termoquímicos utilizando a equação de Arrhenius

Abstract

Para que os tratamentos termoquímicos ocorram é necessário que a reação química tenha uma certa energia de ativação. Dentre esses tratamentos, o processo de boretação tem como o objetivo a formação de uma camada composta normalmente com FeB e Fe2B de alta dureza, mediante a difusão dos átomos de boro na matriz de substrato. O objetivo desse trabalho é calcular a constante de velocidade (k) e a energia de ativação (Q) da equação de Arrhenius para o tratamento termoquímico de boretação sólida e comparar com a literatura. No presente trabalho busca-se determinar a energia de ativação necessária para realizar um tratamento de boretação do aços SAE 1045 e um aço AISI 420 utilizando dados experimentais de artigos e utilizando o software Origin® para realizar os cálculos da regressão linear simples. Com base nos dados, pode-se observar conforme o tempo de processo de tratamento aumenta, maior será camada de boretada. A energia de ativação encontrada para o aço SAE 1045 para o artigo de Boumaali 2024 foi de 147,67 kJ/mol e para o aço SAE 1045 do artigo de Silva de 2023 foi de 187,77 kJ/mol. Essa diferença das energias de ativação se deve porque foram utilizados agentes boretantes diferentes. Já para equação do aço inoxidável mastensitíco AISI 420 do artigo de Silva de 2023 a energia de ativação foi de 219,60 kJ/mol, este valor é bem coerente com os trabalhos da literatura. Como a energia de ativação é a quantidade mínima de energia necessária para que a colisão entre as partículas dos reagentes, no caso a mistura do agente boretante, possa liberar o boro para difundir na amostra e resulte em reação de boretação, formando FeB e/ou Fe2B da amostra. Ao se comparar os valores de energia de ativação da literatura observou-se uma grande quantidade de valores próximos e vários bem discrepantes com os calculados nesse trabalho.