Tratamento Trmico

Tratamento TrmicoJoo Paulo C.Nelton Nielson SilvaDiego AugustoMarcos PauloMauro MarianoCesar Feres3 ManutenoVelocidade de resfriamentoAs mudanas vistas no diagrama Fe-C acontecem de forma bem lenta de resfriamento, fornecendo tempo suficiente para que todos os rearranjos atmicos possam se completar.Acontecem mudanas muito importantes quando um ao, sob temperatura acima de 727C resfriado rapidamente, ocasionando mudanas em sua micro-estrutura que influencia em suas propriedades mecnicas.

Introduo

Grfico curvas TTT (Tempo, temperatura, transformao).Tratamento TrmicoTmperaA tmpera tem como objetivo otimizar a ligao entre microestrutura,aumentando a dureza e a tenacidade. Geralmente, ela por si s no garante propriedades desejveis, por isso seguida de outro tratamento trmico, denominado Revenimento. A Tmpera tem por objetivo a obteno da martensita atravs de resfriamento rpido do ao.Tmpera

Grfico Tmpera.A Figura 01 mostra a temperatura de aquecimento para a tmpera que deve estar logo acima do nvel de A.Na transformao da austenita em martensita ocorre um rearranjo atomico, no uma difuso, sendo a martensita considerada uma soluo slida supersaturada de carbono em ferro alfa. Assim sua estrutura deixa de ser Cubica de Corpo Centrado (CCC) e passa a ser Tetragonal de Corpo Centrado (TCC) proporcionando maior dureza ao material.

Tratamento TrmicoRevenimento A tempera transforma quase toda estrutura do ao em martenstica, fase onde o material apresenta dureza elevada e pouca tenacidade. Para complementar a tmpera o tratamento trmico deve seguir com o revenimento da pea, resultando em um material que mantm alta dureza porm com a ductilidade e tenacidade tpicas dos materiais metlicos.

. RevenimentoNo revenimento a pea de estrutura martensitica submetida a elevadas temperaturas porm abaixo daquelas usadas no aquecimento durante processo de tmpera, e se necessrio isto deve ser feito repetidas vezes.

Feito em faixas de temperatura mais baixas o revenimento muitas vezes chamado de alvio de tensesRevenimentoDurante o tratamento de revenimento pode ocorrer a formao de fases frgeis ou a segregao de impurezas, de forma a diminuir de forma crtica a tenacidade do ao, isto chamado de fragilizao. Entre 260C e 315C poder ocorrer uma diminuio da resistncia ao choque, isto pode ser evitado com adies de Mo e Si ao ao. J aos com Ni e Cr podem apresentar uma ou faixa de fragilizao entre 450 e 600C. Por volta de 370C e 565C pode ainda ocorrer a segregao de impurezas em contornos de gro. Assim o tratamento de revenimento deve considerar as possveis faixas de fragilizao de cada ao, de forma a no atingir tal faixa ou apenas utilizar um resfriamento mais rpido de diminuindo o tempo de permanncia na mesma.Revenimento Feito de forma cuidadosa para evitar a formao de fases deletrias o revenimento um tratamento trmico essencial para a obteno de um ao que combine alta dureza, tenacidade e a resistncia mecnica que tornam este material insubstituvelRevenimento Tratamento TrmicoMartmperaA tmpera convencional produz tenses internas devido s diferentes velocidades de transformao entre a superfcie e o interior da pea.O revenimento pode contornar o problema, mas no suficiente em alguns casos.Na martmpera, a pea resfriada at uma temperatura um pouco acima do incio da transformao da martensita (Mi) por um meio adequado como leo aquecido ou sal fundido e mantida por um tempo suficiente para uniformizar as temperaturas internas e externas. Martmpera:Logo aps, ocorre o resfriamento para transformao da martensita conforme curva verde da Figura.Portanto, a transformao acontece com alguma uniformidade de temperatura na pea, evitando ou diminuindo a formao de tenses residuais.A martmpera no dispensa o tratamento de revenido, pois a estrutura bsica a mesma martensita da tmpera convencional.Martmpera:

Existe ainda a martmpera modificada que difere da martmpera convencional na temperatura do banho, que cerca de 95C abaixo do ponto Ms. Desta forma so obtidas taxas de resfriamento mais elevadas.Martmpera Modificada

Este processo importante para o tratamento trmico dos aos de baixa dureza, que requerem um resfriamento rpido. Assim a martmpera modificada aplicvel a uma vasta gama de aos.Uma outra vantagem em relao martmpera convencional reside no fato de, que pela necessidade de temperaturas mais baixas nos banhos, os equipamentos associados a esta parte do processo sejam mais baratos e de mais fcil manuteno.Martmpera ModificadaMeios de resfriamento na MartmperaOs banhos de sais e os leos quentes so extensamente usados no tratamento trmico de martempera. A temperatura do banho o parmetro funcional com maior influncia na deciso da escolha.Os banhos de leos para martmperas atuam a temperaturas de 210C, podendo chegar aos 260C.Os banhos de sal fundido para martmperas atuam a temperaturas de 210C podendo chegar aos 400C.

MartmperaMartmperaVANTAGENS E DESVANTAGENS ENTRE LEO E SAL DE RESFRIAMENTO PARA MARTMPERAFluidoVantagensDesvantagensleo1 Pode ser usado a mais baixas temperaturas do que os banhos de sais.2 So mais fceis de manusear nas suas gamas de temperaturas.3 Menos perdas de leo (envolvidas nas peas)4 O leo compatvel com todos os sais fundidos para austenitizao.1 O leo est limitado a uma temperatura mxima de funcionamento de 230C2 O leo deteriora-se com o uso, o que requer um controle mais atento das suas propriedades fsicas e qumicas.3 requerido mais tempo para as peas atingirem a homogeneizao trmica da sua massa.4 Os leos so perigosos, quer quentes ou frios devido sua inflamabilidade.Sal1 A viscosidade do sal fundido s se altera a uma temperatura bastante elevada.2 O sal fundido retm a estabilidade qumica, de forma que a nica necessidade manter um nvel eficiente para deste modo compensar aquele que sai envolvido nas peas. 3 O sal fundido tem uma vasta gama de temperaturas funcionais.4 O sal fundido facilmente lavado com gua corrente.5 Por norma menos tempo requerido para a massa das peas adquirir uma temperatura constante em toda ela, quer no interior quer no exterior1 Temperatura mnima de 165C.2 Perigo de exploso: deve ser dada especial ateno ao tipo de sal usado para austenitizao, quando estes dois trabalhos austenitizao e martempera so feitos em banhos de sais.Temperatura de martmpera para os diversos aos: T Temperatura de austenitizaoTM Temperatura do banho de leoTM Temperatura do banho de sal (as temperaturas esto expressas em C; o tempo no banho varia entre 4 a 20 minutos, dependendo da geometria e peso da pea).Martmpera

Comparativo dos resultados da dureza x resistncia ao impacto entre os tratamentos de tmpera; martmpera e austmpera.

Martmpera

Tratamento TrmicoAustmperaAustmperaAustmpera um processo de tratamento isotrmico dos aos, cujo objetivo a obteno de peas com alta tenacidade e resistncia fadiga; Caracteriza-se pela formao de uma microestrutura metalogrfica constituda por bainita.

1 Aquece-se o material at a uma temperatura dentro do domnio austentico (760C 870C);2 Arrefecimento rpido at uma temperatura entre 260C a 400C;3 Estgio em banho isotrmico at se conseguir a transformao em bainita;4 Arrefecimento em cmara de temperatura, geralmente em ambiente controlado.

Processo de transformao

Grafico de AustemperizaoCaractersticasMelhora a ductilidade e tenacidadeDiminui o aparecimento de trincas e empenamentoMelhora a resistncia ao desgasteMelhora a possibilidade de fragilizao para determinadas temperaturasElementos de mquinas sujeitos a esforos de fadiga, onde a vida til um fator decisivo e a geometria favorece a concentrao de tenses localizadas que podem ser submetidas ao tratamento de austempera.

Aplicao

Ausncia da etapa de revenido. Caractersticas de deformao e tendncia a trincas melhores que as da martmpera. Para durezas semelhantes, resistncias ao impacto maiores que as obtidas com tmpera convencional ou com martmpera.

Principais VantagensAs propriedades de resistncia fadiga por flexes alternadas e tenacidade, obtidas pela austmpera, limitam-se ao intervalo de durezas entre 40 e 50 HRC.Quando a dureza necessria for inferior a 40 HRC, a tmpera e o revenimento proporcionaro melhores resultados.LimitaesAos-carbono comuns, contendo (0,50 a 1,00% de carbono e um mnimo de 0,60% de mangans;Aos-carbono de alto-carbono, contendo mais do que 0,90% de carbono e, possivelmente, um pouco menos do que 0,60% de mangans;Aos-carbono ( como, por exemplo, o 1041 ), com carbono abaixo de 0,50%, mas com mangans na faixa 1,00 a 1,65%;Aos-liga, de baixo teor em liga ( tais como a srie 5100 ) contendo carbono acima de 0,30% os aos das srie 1300 a 4000 com teores de carbono acima de 0,40%; e outros aos como 4140, 6145 e 9440.

Aos para Austemperizao:

Tratamento TrmicoSub-zeroAlguns tipos de ao, especialmente os de alta liga, no conseguem finalizar a transformao de austenita em martensita por terem Temperatura Final de Transformao ( Linha Mf) abaixo de 0 C.O tratamento consiste no resfriamento do ao a temperaturas abaixo da temperatura ambiente.Ex: Nitrognio lquido: -196 CNitrognio + lcool: -70 a -120 CTratamento Sub-ZeroEndurecimento incompleto do ao, ocasionando reas moles;Apresenta austenita em nveis indesejveis;Seu volume aumentado criando tenses internas por causa da converso;Proporciona falhas prematuras, trincas;DesvantagensVaria de 24 min a 24 h sendo a durao de 1h o tempo ideal;Geralmente o tratamento em aos inoxidveis e aos altamente ligados;A Temperatura mnima de 50 negativos;Processo realizado entre a tmpera e o revenimento;Utilizando nitrognio liquido, ou nitrogenio juntamente com alcool;Procedimento