es 542 – tratamentos...

ES 542 – Tratamentos Térmicos

Professor: Felipe Bertelli

E-mail: [email protected]

Site : www.gps.dema.fem.unicamp.br

• Pré-requisito para a disciplina: ter cursado a disciplina ES 242 – Materiais de Engenharia

1. Estrutura cristalina dos metais: modelos e defeitos.

2. Difusão atômica.

3. Estrutura e propriedades dos materiais.

4. Materiais de grau eletrônico.

5. Materiais para aplicação em micro-eletrônica (silício) e para construção de robôs industriais. (leves e flexíveis)

Ementa ES 542

• Leis de difusão e conceitos fundamentais de solidificação.

• Técnicas de refino zonal e crescimento de cristais.

• Tratamentos térmicos e termoquímicos.

• Fundamentos eletroquímicos da corrosão e tipos de corrosão.

• Métodos de proteção contra a corrosão.

• Oxidação.

• Tratamentos e revestimentos de superfície.

Conceitos fundamentais da solidificação de metais

Solidificação de materiais metálicos em condições de equilíbrio termodinâmico

Solidificação: transformação de fase com mudança de estado que ocorre quando em uma nova condição termodinâmica (temperatura) a fase sólida apresenta menor energia que a fase líquida.

Diferente para metais puros (T) e ligas (T)

Pode ocorrer em equilíbrio termodinâmico (processos especiais) ou fora do equilíbrio (mais comum na prática)

Metal puro formado por apenas um tipo de átomo

Liga metálica formada por dois ou mais tipos de átomos

– componentes: elementos que compõem a liga (Ex. Al e Si)

– fases: partes fisicamente homogêneas de uma liga metálica com características distintas (observadas em microscópio) formam a microestrutura

Conceitos fundamentais da solidificação de metais

Solidificação de materiais metálicos em condições de equilíbrio termodinâmico (Resfriamento muito lento)

Diagrama de fases (A+B)

x1 xE xSE A B

xS’ xS

TfA

TfB

TE

TL

T’

xL’

+

L+ +L

L

Fração de B

T

linha solidus

linha liquidus

ponto eutético

Liga A+B (%B=x1) A = solvente

(elemento principal) B = soluto (elemento

de liga) Composição das fases

sólida () e líquida (L) seguem as linhas solidus e liquidus movimentação de átomos de soluto B (exige um tempo longo).

Estado líquido estrutura amorfa: arranjos de átomos no espaço sem ordenação de longo alcance

Estado sólido Estrutura cristalina: arranjos de átomos com ordenação de longo alcance segundo geometria definida (células cristalinas)

Metal puro: uma fase (arranjo de um tipo de átomo)

Liga metálica: mais de uma fase (arranjos de dois ou mais tipos de átomos)

Características da estrutura atômica dos materiais metálicos

Primeira definição da microestrutura passagem do estado líquido para o estado sólido com a passagem da estrutura desordenada para a estrutura ordenada

Microestrutura definição das propriedades dos materiais metálicos

Microestrutura pode ser alterada através de tratamentos térmico/termoquímicos (alterando as propriedades mecânicas dos materiais)



Microestrutura do cobre puro


Microestrutura de uma liga

Al-15%Cu

fases

Estruturas cristalinas mais comuns nos metais:

– cúbica de corpo centrado - ccc

– cúbica de face centrada - cfc

– hexagonal compacta - hc

Estrutura cristalina

Estruturas mais comuns:


ccc cfc hc

Representação esquemática:


ccc cfc hc

Em uma determinada condição termodinâmica (temperatura) um material metálico apresenta a estrutura que o levar a uma menor energia.

Mudando as condições termodinâmicas uma nova estrutura pode apresentar uma menor energia, havendo a transformação de uma estrutura em outra (transformação de fase).

– fase líquida fase sólida

– fase sólida fase sólida


Possibilidades de modificação da microestrutura e das propriedades:

– Modificação da composição química

– Alteração de processos de fabricação

– Tratamentos térmicos

Propriedades dos materiais metálicos

Ligas a)Al-15%Cu e b)Al-33%Cu

Composição química

(a)

(b)

Molde de areia e de aço:

Processos de fabricação

(a) (b)

Aço 1045 recozido e temperado:

Tratamentos térmicos

(a) (b)

es 542 – tratamentos...

Documents