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TRATAMENTOS TTRATAMENTOS TÉÉRMICOS E RMICOS E CONTROLE DA MICROESTRUTURACONTROLE DA MICROESTRUTURA

�� FinalidadeFinalidade::

AlterarAlterar as as microestruturasmicroestruturas e e comocomo consequênciaconsequênciaas as propriedadespropriedades mecânicasmecânicas das das ligasligas metmetáálicaslicas

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OBJETIVOS DOS TRATAMENTOS TOBJETIVOS DOS TRATAMENTOS TÉÉRMICOSRMICOS

-- RemoRemoççãoão de de tensõestensões internasinternas

-- AumentoAumento ouou diminuidiminuiççãoão dada durezadureza

-- AumentoAumento dada resistênciaresistência mecânicamecânica

-- MelhoraMelhora dada ductilidadeductilidade

-- MelhoraMelhora dada usinabilidadeusinabilidade

-- MelhoraMelhora dada resistênciaresistência aoao desgastedesgaste

-- MelhoraMelhora dada resistênciaresistência àà corrosãocorrosão

-- MelhoraMelhora dada resistênciaresistência aoao calorcalor

-- MelhoraMelhora das das propriedadespropriedades eleléétricastricas e e magnmagnééticasticas

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PRINCIPAIS TRATAMENTOS PRINCIPAIS TRATAMENTOS TTÉÉRMICOS DOS ARMICOS DOS AÇÇOSOS

�� RecozimentoRecozimento

�� NormalizaNormalizaççãoão

�� TêmperaTêmpera e e revenidorevenido

�� CoalescimentoCoalescimento ouou esferoidizaesferoidizaççãoão

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RECOZIMENTORECOZIMENTO

�� ObjetivosObjetivos::

-- RemoRemoççãoão de de tensõestensões internasinternas devidodevido aosaostratamentostratamentos mecânicosmecânicos

-- DiminuirDiminuir a a durezadureza parapara melhorarmelhorar a a usinabilidadeusinabilidade

-- AlterarAlterar as as propriedadespropriedades mecânicasmecânicas comocomo a a resistênciaresistência e e ductilidadeductilidade

-- AjustarAjustar o o tamanhotamanho de de grãogrão

-- MelhorarMelhorar as as propriedadespropriedades eleléétricastricas e e magnmagnééticasticas

-- ProduzirProduzir umauma microestruturamicroestrutura definidadefinida

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ESFEROIDIZAESFEROIDIZAÇÇÃO OU ÃO OU COALESCIMENTOCOALESCIMENTO

��ObjetivoObjetivoProduProduççãoão de de umauma estruturaestrutura globular globular ouou

esferoidalesferoidal de de carbonetoscarbonetos no no aaççoo

�� melhoramelhora a a usinabilidadeusinabilidade, , especialmenteespecialmente dos dos aaççosos alto alto carbonocarbono

�� facilitafacilita a a deformadeformaççãoão a a friofrio

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NORMALIZANORMALIZAÇÇÃOÃO

ObjetivosObjetivos::

�� RefinarRefinar o o grãogrão�� MelhorarMelhorar a a uniformidadeuniformidade dada

microestrutramicroestrutra

*** *** ÉÉ usadausada antes antes dada têmperatêmpera e e revenidorevenido

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RECOZIMENTORECOZIMENTO

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TÊMPERA E REVENIDOTÊMPERA E REVENIDO

ObjetivosObjetivos::

�� ObterObter estruturaestrutura matensmatensííticatica queque promovepromove::

-- AumentoAumento nana durezadureza

-- AumentoAumento nana resistênciaresistência àà tratraççãoão

-- redureduççãoão nana tenacidadetenacidade

*** *** A A têmperatêmpera geragera tensõestensões �� devedeve--se se fazerfazerrevenidorevenido posteriormenteposteriormente

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REVENIDOREVENIDO

****** Sempre acompanha a têmperaSempre acompanha a têmpera

ObjetivosObjetivos::-- AliviaAlivia ouou remove remove tensõestensões

-- CorrigeCorrige a a durezadureza e a e a fragilidadefragilidade, , aumentandoaumentando a a durezadureza e a e a tenacidadetenacidade

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Meios de Têmpera: Têmpera em água

A água é o meio de têmpera mais antigo, mais barato e o mais empregado. O processo de têmpera em água éconduzido de diversas maneiras: por meio de imersão, ja tos, imersão ou jatos com água aquecida, misturas de água com sal (salmoura), ou ainda, misturas de água e aditivo s poliméricos.

Os valores mais elevados de dureza são obtidos por meio de imersão, mantendose a temperatura da água entre 15 e 2 5ºC e agitação com velocidades superiores à 0,25 m/s.

A temperatura, agitação e quantidade de contaminantes da água ou o teor de aditivos são parâmetros controlados periodicamente.

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ÁGUA DESTILADA:

A água destilada em contato com o corpo de prova vaporizaabsorvendo rapidamente as calorias cedidas. Após esteperíodo, a quantidade de vapor produzido que rodeia a p eçadesacelera os intercâmbios de calor.

O vapor escapa e condensa provocando na superfície daágua uma agitação intensa e o líquido molha a peçaacelerando o resfriamento.

Quando a temperatura da superfície do corpo de prova está a mesma temperatura de ebulição do líquido, inicia-se a terceira fase e o resfriamento é muito lento.

Meios de Têmpera: Têmpera em água

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ÁGUA COMUM E ÁGUAS INDUSTRIAIS:

Os gases em solução na água desaceleram muito o resfriamento porque eles se misturam ao filme de vapor aoredor da peça aumentando o efeito isolante. Este efeito j á ésensível com o ar, sendo acentuado com o oxigênio e com o gás carbônico.

Meios de Têmpera: Têmpera em água

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Meios de Têmpera:Têmpera em salmoura

O termo salmoura ("brine quenching") refere-se á solu ção aquosa contendo

diferentes quantidades de cloreto de sódio (NaCl) o u cloreto de cálcio (CaCl).

As concentrações de NaCl variam entre 2 á 25%, entret anto, utiliza-se como

referência a solução contendo 10% de NaCl.

As taxas de resfriamento da salmoura são superiores às obtidas em água

pura para a mesma agitação. A justificativa é que, d urante os primeiros

instantes da têmpera, a água evapora com contato co m a superfície metálica

e pequenos cristais de NaCl depositam-se nesta. Com o aumento da

temperatura, ocorre a fragmentação destes cristais, gerando turbulência e

destruindo a camada de vapor.

A capacidade de extração de calor não é seriamente a fetada pela

elevação da temperatura da solução. De fato, a salm oura pode ser

empregada em temperaturas até 90ºC, entretanto, a ca pacidade máxima

ocorre em aproximadamente 20ºC.

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Meios de Têmpera: Têmpera em salmoura

A presença de soda cáustica ou sais como cloreto de sódio aumentam a velocidade de resfriamento devido a que a tensão de vapor destas soluções é maior que a água pura sendo o filme de vapor ao redor da peçamenos importante e eliminando-se mais rapidamente. O poder de têmpera perdura até temperaturas maiselevadas.

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Meios de Têmpera: Banhos metálicos e Sais Fundidos

Não há fase vapor nestes banhos. Há apenas um máximo de temperaturas, o qual é favorável para a têmpera do ponto de vista da redução de deformações e trincas de têmpera. Isso explica o êxito da têmpera por etapas efetuado em banho de sal fundido.

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Meios de Têmpera: Têmpera em óleo

Todos os óleos de têmpera têm como base os óleos mi nerais, geralmente óleos parafínicos.

Os óleos de têmpera são classificados em:- óleos de velocidade normal- para aços de alta tempe rabilidade;- óleos de velocidade média - para aços de média temp erabilidade;- óleos de alta velocidade - para aços de baixa tempe rabilidade;- óleos para martêmpera e- óleos laváveis em água.

A maior parte dos óleos de têmpera apresentam taxas de resfriamento menores que as obtidas em água ou em s almoura, entretanto, nestes meios o calor é removido de modo mais uniforme, diminuindo as distorções dimensionais e a ocorrência de trincas.

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Meios de Têmpera: Têmpera em óleo

ÓLEOS DE TÊMPERA:

Etapas: - período de vaporização com formação de um filme vapor- período de molhabilidade com eliminação de vapor- período que inicia-se quando a temperatura da superfíci e do metal é a mesma que a temperatura de ebulição do óleo

A duração de cada etapa depende do tipo de óleo utilizado .

Mesmo que a velocidade de resfriamento seja suficiente pa ra obtermartensita, é prejudicial que o máximo da velocidade de resfriamento se manifeste durante a transformação martensítica, já que e statransformação ocorre com o aumento de volume.

Quando se atinge a temperatura “Ms”, ou seja quando se in icia a transformação martensítica, não é mais necessário que o r esfriamentoseja rápido.

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Meios de Têmpera: Têmpera em óleo

FATORES INERENTES AO ÓLEO:Fatores físicos e químicos.Fatores físicos são a viscosidade, ponto de fulgor e a t emperatura.

Fatores químicos se referem a composição dos óleos. Sua influência tem que ver não apenas com as propriedades dos óleos novos mas , também com o comportamento dos óleos durante seu uso. O poder de tê mpera diminuidepois de alguns meses de uso.

Os óleos de Têmpera estão constituídos por óleos minerais , óleos vegetaisou animais, por misturas de ambos ou por misturas de adit ivos cujo papel éaumentar a resistência à oxidação, o poder de molhabili dade e a estabilidade.

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Meios de Têmpera:Têmpera em óleo

Retenção de vapor durante a têmpera em óleo em uma engrenagemO fenômeno pode ocorrer em diversos meios de têmper a em que ocorre aestagnação do meio. O vapor retido no fundo dos den tes diminui drasticamente avelocidade de resfriamento, favorecendo a ocorrênci a de microestruturas

bainíticas e perlíticas e conseqüentemente, redução d e dureza e resistência.

Fatores que afetam o resfriamento:A - fluxo de calor vindo do nucleo.A temperatura e a intensidade do fluxo variam com o tempo. B - envelope da vapor devido à baixaagitação. C - bolhas de vapor com movimentorestrito e formando-se vagarosamente. D - bolhas de vapor livres.

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São soluções aquosas de um polímero orgânico mais um adi tivoespecífico que possui uma maior velocidade de resfriament o de altaperformance (poly-oxyalkyleno glycol), com a ausênci a de tensõesinternas e deformações nas peças.

- quando uma peça é imersa na solução, um filme de polímero sse forma na superfície, diminuindo os intercâmbios de c alor

- após um tempo muito curto, este filme se estabiliza pro vocandoum resfriamento rápido

- quando a temperatura cai abaixo de 69-80ºC, o filme se dissolve e o intercâmbio efetua-se por convecção

A temperatura ambiente o polímero é totalmente solúvel em água, quando a temperatura se eleva (60-80ºC), torna-se inso lúvel.

Meios de Têmpera:Polimeros Orgânicos

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APLICAÇÕES:

- peças forjadas para a indústria automobilística- peças pequenas em aço carbono- molas de aço ao Si ou Si+Cr- peças mecânicas em aço ligado- peças temperadas após cementação- barras em aço inoxidável

VANTAGENS:

- solução não inflamável e não tóxica- ausência de fumaça ou cheiro- não há necessidade de desengraxar as peças antes do rev enido- poder de têmpera facilmente adaptável aos diferentes tip os de aços e morfologias das peças.

Meios de Têmpera:Polimeros Orgânicos

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Meios de Têmpera: Têmpera em ar

Como a água, o ar é um meio de tempera antigo, comum e barato.

A aplicação do ar forçado como meio de têmpera é mai s comum em aços de alta temperabilidade como aços-liga e aço s-ferramenta. Aços ao carbono não apresentam temperab ilidadesuficiente e, conseqüentemente, os valores de durez a após a têmpera ao ar são inferiores aos obtidos em óleo, á gua ou salmoura.

Como qualquer outro meio de têmpera, suas taxas de transferência de calor dependem da vazão.

A têmpera em ar é bastante empregada no resfriamento rápido de metais nãoferrosos, em um tratamento denominado solubilização.

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Meios de Têmpera:Têmpera na zona crítica

O aquecimento é realizado em temperaturas insuficien tes para a austenitização total (campo γ + α) ou (campo γ + Fe3C), região do diagrama conhecida como zona crítica.

Características:- dureza inferior a têmpera convencional devido a pr esença de ferrita- dependendo-se do tamanho de grão a microestrutura pode exibir

propriedades heterogêneas.

Recentemente as indústrias automobilísticas vêm emp regando uma classe de aços denominada DUAL FASE para fins estru turais (fabricação de chassis, longarinas e componentes da suspensão). Estes aços apresentam tamanhos de grão muito pequen os (endurecimento por refino de grão) e são temperados dentro da zona crítica, durante o último passe de laminação. A mic roestrutura composta por martensita e ferrita proporciona uma com binação específica entre de resistência mecânica e tenacida de.