princÍpios da ciÊncia e tecnologia dos materiais aula 07: tratamentos tÉrmicos e termoquÍmicos...

PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS

AULA 07: TRATAMENTOS TÉRMICOS E TERMOQUÍMICOS DOS AÇOS



Objetivo da aulaAo final desta aula, você deverá:1.Identificar as ligas comerciais de Aço e Ferro Fundido utilizados na indústria em geral.



INTRODUÇÃO

É importante saber selecionar as ligas metálicas de Aço e Ferro Fundido. Saber especificar, segundo normas ABNT e internacionais, os materiais e seus tratamentos térmicos, levando em consideração como o produto é oferecido para aquisição no mercado.



Fatores que influenciam na estrutura cristalina estrutura cristalina do metal.

Tempo de permanência em determinada temperatura. Temperatura de aquecimento. Velocidade de resfriamento.

Esses fatores determinam a microestrutura do material, definindo as propriedades dos metais.

INTRODUÇÃO



Uma das formas de alterar a microestrutura do material é realizando um tratamento térmico (TT). O TT tem como objetivo principal aumentar, diminuir, melhorar e alterar, de um modo geral, as propriedades mecânicaspropriedades mecânicas dos materiais. Como já vimos anteriormente os TT consistem, basicamente, em aquecer o material a certa

temperatura, mantê-lo por um dado tempo e esfriá-

lo sobre determinadas condições.

INTRODUÇÃO



TRATAMENTOS TÉRMICOS

Zona crítica:Onde começa a aparecer a Austenita



Quanto mais alta a temperatura ou mais longo o tempo de aquecimento, maior o tamanho do grão. O aumento da temperatura fornece a energia necessária para o grão crescer durante o recozimento.




• Curvas de resfriamento


A importância do resfriamento rápido, moderado ou lento no tipo do produto final, se deve a microestrutura resultante:

Lento: Perlita + ferrita ou cementita Moderado: Bainita Rápido: Martensita revenida



A propriedade mecânica mais facilmente afetada pelos tratamentos térmicos é a dureza, que aumenta ou diminui em função da velocidade de resfriamento.






(FORNO) = Perlita grossa





(AR) = Perlita + fina (+ dura que a anterior)





(AR SOPRADO) = Perlita + fina que a anterior)





(ÓLEO) = Perlita + martensita





(ÁGUA) = martensita



• Recozimento para alívio de tensões (qualquer liga metálica)

• Recozimento para recristalização (qualquer liga metálica)

• Recozimento para homogeneização (para peças fundidas)

• Recozimento total ou pleno (aços)• Recozimento isotérmico ou cíclico (aços)

TIPOS DE RECOZIMENTO



RECOZIMENTO Seus principais objetivos são:

Remover tensões devidas a um tratamento mecânico a quente ou a frio. Diminuir a dureza. Diminuir a resistência mecânica. Aumentar a ductilidade. Ajustar o tamanho do grão, etc.




RECOZIMENTO pode ser: Total ou Isotérmico, Subcrítico (para alívio de Tensões) No recozimento total o material é colocado em temperaturas acima da zona crítica. Deve-se evitar velocidades muito altas de resfriamento devido ao risco de distorções (ao forno). muito usado para eliminar o encruamento gerado pelos processos de deformação à frio




NORMALIZAÇÃO O material é colocado acima da zona crítica seguido de resfriamento mais lento (ao ar) com o objetivo de obter uma granulação mais fina (dificultar a propagação das trincas) tem o objetivo de aumentar os limites de escoamento e resistência do material, bem como, diminuir o seu alongamento e a estricção




Têmpera e Revenido: Resfriamento lento (dentro do Forno) Normalização: Resfriamento ao arTêmpera e Revenido : Resfriamento com água




TÊMPERA Seus principais objetivos são:

aumentar a dureza. aumentar a resistência à tração, à compressão e ao desgaste, . aumentar o limite de escoamento diminuir o alongamento, estricção, ductilidade, o limite de elasticidade e etc.




TÊMPERAGrossmann definiu o conceito de severidade de têmpera ou poder arrefecedor de um dado meio ou ainda número de Grossmann (H) através da “constante” definida pela relação

H = h/2k, h é função da área e dif de tempsendo h o coeficiente de transferência de calor entre a peça e o meio de arrefecimento e k a condutibilidade térmica do aço; ambos são função da temperatura, embora assumidos por Grossmann como constantes.




TÊMPERA




REVENIDO Consiste em reaquecer a peça temperada até uma temperatura conveniente abaixo da zona crítica e esfriá-la lentamente, preferencialmente ao ar. O revenido é usado como intuito de corrigir alguns defeitos da têmpera quando se manifesta uma dureza ou fragilidade excessiva. O revenido só se aplica aos aços temperados




REVENIDO




REVENIDO Nos pequenos trabalhos o aquecimento pode ser feito apoiando-se a peça polida, em um bloco de aço aquecido ao rubro. O forte calor que desprende do bloco, aquece lentamente a peça, produzindo nesta uma coloração que varia à medida que a temperatura aumenta. Essas cores, que possibilitam identificar a temperatura da peça, são denominadas cores de revenimento.




REVENIDO




RESUMINDO




A peça/parte poderá apresentar empenamento ou fissuras devidos ao resfriamento não uniforme. A parte externa esfria mais rapidamente, transformando-se em martensita antes da parte interna. Durante o curto tempo em que as partes externa e interna estão com diferentes microestruturas, aparecem tensões mecânicas consideráveis. A região que contém a martensita é frágil e pode trincar.

Os tratamentos térmicos denominados de martempera e austempera vieram para solucionar este problema

TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS



AUSTÊMPERA Consiste no aquecimento dos aços a temperaturas acima da zona crítica seguido de esfriamento rápido de modo a evitar a transformação da austenita. A partir daí mantêm-se a temperatura constante até a formação da bainita. Depois disso é resfriada ao ar livre.




AUSTÊMPERA se aplica aos aços de temperabilidade relativamente elevada e o teor de manganês mais elevado. não é indicada às peças com espessuras

superiores a 5mm se forem de aço carbono, se

forem ligas admite-se até 25mm.




TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS• Outra alternativa para evitar

distorções e trincas é o tratamento denominado austêmpera, ilustrado ao lado

• Neste processo o procedimento é análogo à martêmpera. Entretanto a fase isotérmica é prolongada até que ocorra a completa transformação em bainita. Como a microestrutura formada é mais estável (alfa+Fe3C), o resfriamento subsequente não gera martensita. Não existe a fase de reaquecimento, tornando o processo mais barato.



MARTÊMPERA O objetivo da martêmpera é obter a martensita, como na têmpera. O que difere no tratamento é que, ao atingir, no resfriamento, a linha de início de formação da martensita, o resfriamento é retardado de modo que esta se forme mais lentamente.




MARTÊMPERA O resfriamento é feito em óleo quente ou sal fundido, que deve ser mantido a temperatura de Mi ou pouco superior. O material deve permanecer nesta temperatura tempo suficiente para que ela fique uniforme em toda sua seção. Em seguida resfria-se ao ar, evitando-se, assim, o aparecimento de quantidade excessiva de tensões internas. Em seguida procede-se o revenido como na têmpera comum.




MARTÊMPERA As propriedades de um aço martemperado e revenido são idênticas a de um aço temperado e revenido A martêmpera e a austêmpera também são aplicadas aos ferros fundidos cinzentosOs aços-liga são os mais indicados para esse tratamento.





• O resfriamento é temporariamente interrompido, criando um passo isotérmico, no qual toda a peça atinja a mesma temperatura. A seguir o resfriamento é feito lentamente de forma que a martensita se forma uniformemente através da peça. A ductilidade é conseguida através de um revenimento final.



Tratamentos TérmicosRecozimento

Total ou PlenoRecozimentoIsotérmico Normalização

Tempera e Revenido

Resfriamento Lento

(dentro do forno) Resfriamento ao ar



TRATAMENTOS TERMOQUÍMICOS DOS AÇOS



Até a próxima aula!

Bom Estudo!

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