TECNOLOGIA DOS MATERIAIS

Aula 7:

� Tratamentos em Metais� Térmicos

� Termoquímicos

CEPEP - Escola Técnica

Prof.: Kaio Hemerson Dutra

Transformações

- Curva “C”

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Curva TTT

Tempo – Temperatura – Transformação

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Bainita

�Quando um aço carbono é resfriadorapidamente para temperaturas abaixoda curva TTT e mantido nessada curva TTT e mantido nessatemperatura, ocorre a formação de umaestrutura denominada bainita.

�A bainita é classificada de superior ouinferior de acordo com a temperatura naqual é formada.

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Bainita Superior

�A bainita superior é formada por finasripas de ferrita com cementitaprecipitada no contorno das ripas.precipitada no contorno das ripas.

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Bainita Inferior

�A bainita inferior é formada em regiõespróximas a da martensita,apresentando-se na forma lenticular (ouapresentando-se na forma lenticular (oude agulhas), parecida com a martensita.

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Martensita

�A martensita é uma fase que aparececomo o resfriamento brusco daaustenita, como por exemplo,austenita, como por exemplo,resfriando-se uma amostraaustenitizada em água.

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Martensita

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Tratamentos Térmicos

�Operações de aquecimento eresfriamento controlados, que visamafetar características de aços e ligasafetar características de aços e ligasespeciais, são denominadostratamentos térmicos.

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Principais Tratamentos

�Recozimento

�Normatização�Normatização

�Têmpera

�Revenimento

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Recozimento

�O recozimento visa reduzir a dureza do aço, aumentar a usinabilidade, facilitar o tratamento a frio. Existem, o tratamento a frio. Existem, basicamente, dois tipos principais de recozimento:� Recozimento pleno

� Recozimento subcrítico/alívio de tensões

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Recozimento Pleno

�Consiste em austenitizar o açoaquecendo-o a temperaturas acima dasua temperatura de austenitização esua temperatura de austenitização eresfrindo-o lentamente a seguir.

�Tipo de Recozimento:� Transformação Isotérmica (A);

� Resfriamento contínuo, normalmente nointerior do forno (B).

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Tipos de Recozimento Pleno

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Recozimento Subcrítico / Alívio de

Tensões

�No recozimento subcrítico oaquecimento se dá a uma temperaturaabaixo da temperatura deabaixo da temperatura deaustenitização. O recozimentosubcrítico é usado para recuperar aductilidade do aço trabalhado a frio(encruados).

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Normalização

�A normalização consiste naaustenitização aço, seguida deresfriamento ao ar. É indicada pararesfriamento ao ar. É indicada parahomogeneização da estrutura apósforjamento e antes da têmpera.

�A normalização pode ser usada paramelhorar a usinabilidade e o trabalho aquente.

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Normalização X Recozimento

�Comparando-se a estruturanormalizada com a recozida para umaço tem-se, na normalizada em termosaço tem-se, na normalizada em termosde propriedades mecânicas a dureza ea resistência mecânica mais elevadas,ductilidade mais baixa e resistência aoimpacto semelhante.

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Têmpera

�A têmpera consiste em resfriar o aço,após austenização, a uma velocidadesuficientemente rápida para evitar assuficientemente rápida para evitar astransformações perlíticas e bainíticasna peça. Desse modo, obtém-seestruturas metaestável martensítica.

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Temperabilidade

�Como os diferentes aços apresentamcurvas TTT diferentes, a taxa mínimade resfriamento necessário parade resfriamento necessário paratemperar um material pode variarbastante.

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Temperabilidade

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Têmpera

�Para o controle da taxa de resfriamentoutilizam-se diversos meios de têmpera,com diferentes capacidades decom diferentes capacidades deextração de calor (resfriamento). Osmeios de têmpera mais comuns são:água, óleo e ar, embora outros meioslíquidos ou gasosos possam serempregados.

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Revenimento

� No estado como temperado, martensita, além deser muito dura, é tão frágil que ela não pode serusada para a maioria das aplicações; também,quaisquer tensões internas que possam ter sidoquaisquer tensões internas que possam ter sidointroduzidas durante a têmpera tem um efeitoenfraquecedor.

� Para se atingir valores adequados de resistênciamecânica e tenacidade deve-se, logo após atêmpera, proceder ao revenimento.

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Revenimento

�Este tratamento consiste em aqueceruniformemente até uma temperaturaabaixo daquela de austenitização (250abaixo daquela de austenitização (250a 600º C), mantendo o aço nestatemperatura por tempo suficiente paraequalização de temperatura e obtençãodas propriedades desejadas.

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Revenimento

� A estrutura resultante do revenimento emaços temperados é a martensita revenida.

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Martensita Revenida

�Martensita revenida pode seraproximadamente tão dura e tão fortequanto à martensita, mas apresentadoquanto à martensita, mas apresentadovalores de ductilidade e tenacidademaiores.

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Martensita Revenida

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Martêmpera

� Visando diminuir parcialmente o problemadas tensões de resfriamento na têmpera,desenvolveu-se o tratamento de martêmpera.Na martêmpera, o resfriamento éNa martêmpera, o resfriamento éinterrompido por alguns instantes a umatemperatura superior a de início detransformação martensítica, de modo aeliminar ou diminuir os gradientes térmicos,prosseguindo em seguida para a formaçãode martensita

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Martêmpera

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Austêmpera

�Austêmpera é uma transformaçãoisotérmica para produção de estruturabainítica. O processo consiste em:bainítica. O processo consiste em:� Austenitizar o aço

� Resfriamento rápido em banho de sal, óleoou chumbo.

� Transformação da austenita em bainita.

� Resfriamento ao ar até a temperaturaambiente

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Austêmpera

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Tratamentos Termoquímicos

�Tratamentos termoquímicos sãoprocessos que visam à adição pordifusão, de carbono, nitrogênio ou borodifusão, de carbono, nitrogênio ou borona superfície na superfície do aço emaltas temperaturas (500 a 1000ºC).

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Tratamentos Termoquímicos

�O objetivo principal é aumentar adureza e a resistência ao desgaste dasuperfície, ao mesmo tempo em que osuperfície, ao mesmo tempo em que onúcleo do material se mantém dúctil.

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Tratamentos Termoquímicos

�Os processos utilizados são:� Cementação

� Nitretação� Nitretação

� Cianetação

� Carboretação

� Boretação

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Tratamentos Termoquímicos

�Os fatores que influenciam no controle do processo são:� Potencial do meio, em que a peça está � Potencial do meio, em que a peça está

imersa (sólido, líquido ou gasoso).

� Capacidade da peça de absorver este elemento químico.

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Cementação

�Consiste na introdução de carbono nasuperfície de aço, de modo que este,depois de tratado apresente umadepois de tratado apresente umasuperfície mais dura.

�Deve-se partir de um aço com baixocarbono e aquecê-lo, geralmente, entre815 a 950ºC.

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Cementação

�A cementação pode ser feita por via:� Sólida

� Gasosa� Gasosa

� Líquida

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Cementação Sólida

�As peças de aço são acondicionadasem caixas metálicas de aço baixocarbono ou de aço inoxidável, onde secarbono ou de aço inoxidável, onde seadiciona carvão de madeira ou coque,ativador e um óleo ligante.

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Cementação Sólida

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Cementação Sólida

�Vantagens:� Pode utilizar uma grande variedade de

fornos e não precisa de atmosferafornos e não precisa de atmosferacontrolada

� È econômica para pequenos lotes depeças, ou peças muito grandes.

� Exige uma menor experiência do operador.

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Cementação Sólida

�Desvantagens� Não é indicada para camadas finas que

devem ser controladas dentro de uma devem ser controladas dentro de uma tolerância estreita.

� Difícil controle de carbono na superfície.

� As taxas de aquecimento e resfriamento são mais lentas devido à inércia térmica da caixa e do material cementante.

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Cementação Gasosa

�Consiste em se colocar a peça a sercementada em um forno com atmosferade potencial de carbono controlado.de potencial de carbono controlado.

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Cementação Gasosa

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Cementação Gasosa

�Vantagens:� Processo mais limpo que por via sólida.

� Melhor controle de teor de carbono.� Melhor controle de teor de carbono.

� Processo rápido e apto a produção contínua.

�Desvantagens� Custo alto dos equipamentos.

� Requer pessoal habilitado.CEPEP - Escola Técnica Prof.:

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Cementação Líquida

�Consiste em se manter o aço em umbanho de sal fundido numa temperaturade 840 a 900ºC.de 840 a 900ºC.

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Cementação Líquida

�Vantagens:� Obtenção de apreciáveis profundidades de

penetração em tempo relativamente curto.penetração em tempo relativamente curto.

� Possibilidade de operação contínua.

�Desvantagens:� Necessidade de limpeza posterior em

alguns casos.

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Nitretação

�Nitretação é o processo de introduçãosuperficial de nitrogênio no aço, peloaquecimento do mesmo entre 500 aaquecimento do mesmo entre 500 a570ºC, para formar uma camada dura .

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Nitretação Gasosa

�Consiste em submeter a peça a umaatmosfera de amônia, entre 500 e550ºC. Basicamente são empregados550ºC. Basicamente são empregadosaços que contém elementos formadosde nitretos como alumínio, cromo evanádio.

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Nitretação Líquida

�O aquecimento é feito na mesma faixade temperatura da nitretação a gás,utilizado um banho a cianetos. Os açosutilizado um banho a cianetos. Os açosempregados são: carbono, ferramenta,inoxidável e resistente ao calor. Agrande vantagem sobre a nitretação agás é que, além de utilizar aço carbono,os tempos são bem menores.

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Cianetação

�Consiste em aquecer o aço emtemperaturas que variam de 760 a870ºC, em um banho de sal fundido, de870ºC, em um banho de sal fundido, demodo que a superfície do aço absorvacarbono e nitrogênio. A cianetaçãoproduz uma camada dura e resistenteao desgaste.

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Carbonitretação

�Também conhecido como cianetaçãoseca, cianetação a gás ounitrocarnonetação, é um processo denitrocarnonetação, é um processo deintroduzir carbono e nitrogênio no aço apartir de uma mistura gasosaapropriada. O carbono provem de umgás rico em carbono e o nitrogênio apartir de amônia.

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Boretação

�Consiste no enriquecimento superficialem boro no aço pela difusão química,com formação de boretos de ferro. Acom formação de boretos de ferro. Aboretação pode ser gasosa, líquida ousólida. A boretação gasosa, além deutilizar equipamentos de alto custo,emprega gases muitos venenozos.

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Boretação

�A camada boretada é extremamentedura, apresentando, também, umagrande resistência à corrosão.grande resistência à corrosão.

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