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Tratamentos Térmicos

Aula 08


Tratamento térmico é o conjunto de operações de aquecimento e resfriamento a que são submetidas as ligas metálicas, sob condições controladas com o objetivo de alterar as suas propriedades ou conferir-Ihes características determinadas.

Tratado

Não tratado


As propriedades das ligas metálicas dependem, em princípio, de sua microestrutura. Os tratamentos térmicos modificam, em maior ou menor escala, a microestrutura das ligas, resultando, em consequência na alteração, de suas propriedades.


Os principais objetivos dos tratamentos térmicos são os seguintes:

§ remoção de tensões,§ aumento ou diminuição da dureza,§ aumento da resistência mecânica,§ melhora de ductilidade,§ melhora da usinabilidade,§ melhora da resistência ao desgaste,§ melhora da resistência à corrosão,§ melhora da resistência ao calor,


Em geral, a melhora de uma ou mais propriedades, mediante um determinado tratamento térmico, é conseguida com prejuízo de outras.

Por exemplo, o aumento da ductibilidade provoca simultaneamente queda nos valores da dureza e resistência à tração.


Fatores de influência nos tratamentos térmicos

§ Aquecimento / Temperatura.

§ Tempo de permanência à temperatura de aquecimento.

§ Resfriamento.

§ Atmosfera do forno.



1) Aquecimento:

Um aquecimento muito rápido pode provocar empenamento ou mesmo aparecimento de fissuras.

Deve-se fazer um patamar por volta dos 400-500oC para garantir que a temperatura do interior da peça seja a mesma da superfície.



2) Tempo de permanência à temperatura de aquecimento:

Atingida a temperatura desejada esta deve ser mantida por algum tempo afim de uniformizar o aquecimento em toda a peça (geralmente 1 hora por polegada de espessura da peça).Procura-se evitar a permanência à temperatura além do necessário para que se obtenha uma temperatura uniforme através de toda a secção da peça.Tempo muito longo pode também aumentar a oxidação ou descarbonetação do material.



3) Resfriamento:

Este é o fator mais importante, pois é ele que determinará efetivamente a microestrutura e, em consequência, as propriedades finais dos aços.A variação da velocidade de resfriamento determina as propriedades após o TT (dureza, resistência, etc.).Essa propriedades não são obtidas apenas em função da velocidade de resfriamento, dependem também da composição do aço: teor dos elementos de liga, dimensões das pecas, etc.



3) Resfriamento:



4) Atmosfera do forno:Nos tratamentos térmicos dos aços, deve-se evitar dois fenômenos muito comuns que podem causar sérios aborrecimentos: a oxidação e a descarbonetação.Tais fenômenos são evitados pelo uso de uma atmosfera protetora, ou controlada no interior do forno, a qual, ao prevenir a formação da “casca de óxido”, torna desnecessário o emprego de métodos de limpeza e, ao eliminar a descarbonetação, garante uma superfície uniformemente dura e resistente ao desgaste.


PRINCIPAIS TIPOS DE TRATAMENTOS TÉRMICOS:

Os tratamentos térmicos usuais dos aços são: Têmpera,Normalização,Recozimento,Revenido,Têmpera Superficial;Cementação,Nitretação,Boretação

Tratamentos termoquímicos


TÊMPERA:

É o tratamento térmico aplicado aos aços com porcentagem igual ou maior do que 0,4% de carbono, cujo efeito principal é o aumento de dureza.

Objetivos:

Obter estrutura matensítica que promove:

- Aumento na dureza;

- Aumento na resistência à tração;

- redução na tenacidade.

*** A têmpera gera tensões: deve-se fazer revenido posteriormente.


TÊMPERA:

Temperatura

Superior à linha crítica (727 °C)

Normalmente utiliza-se 800 °C.

Resfriamento

Rápido, de maneira a formar martensíta.

F


TÊMPERA:

Temperabilidade:Capacidade de um aço adquirir dureza por têmpera a

uma certa profundidade.


REVENIDO OU REVENIMENTO:

É o tratamento térmico que se faz nos aços já temperados, com a finalidade de diminuir a sua fragilidade.

*** Sempre acompanha a têmpera

Objetivos:

- Alivia ou remove tensões.

- Corrige a dureza e a fragilidade, aumentando a tenacidade.

Bruto de fusão

Temperado Revenido


RECOZIMENTO:

O recozimento é o tratamento térmico o qual o material é exposto a uma

temperatura elevada por um período de tempo prolongado, sendo ele então

resfriado lentamente.


RECOZIMENTO:

Objetivos:- Remoção de tensões internas devido aos tratamentos mecânicos.- Diminuir a dureza para melhorar a usinabilidade.- Alterar as propriedades mecânicas como a resistência e ductilidade.- Produzir uma microestrutura definida.


RECOZIMENTO:

Tipos de Recozimento:

1. Recozimento para alívio de tensões (qualquer liga metálica).2. Recozimento intermediário (qualquer liga metálica).3. Normalização (para peças fundidas).4. Recozimento total ou pleno (aços).5. Recozimento subcrítico (aços).


1. RECOZIMENTO PARA ALÍVIO DE TENSÕES:

Objetivo

Remoção de tensões internas originadas de processos (tratamentos mecânicos, soldagem, corte, …)

Resfriamento

Resfriamento ao ar.

Tratamentos Térmicos3. NORMALIZAÇÃO:

Objetivos

Refinar o grão.

Melhorar a uniformidade da microestrutra. (produz uma distribuição de grãos mais uniforme)

***É recomendado o uso desse tratamento antes da têmpera e revenido.

Temperatura

Acima de A3 e Acm.

Resfriamento

Ao ar (calmo ou forçado).

Obs.: Em relação ao recozimento a microestrutura é mais fina.


4. RECOZIMENTO TOTAL OU PLENO:

Objetivo

Obter dureza e estrutura controlada para os aços.

Temperatura

Entre 727 °C e 912°C.

(dependa da CQ do aço)

Resfriamento

Lento (dentro do forno): implica em tempo longo de processo (desvantagem em alguns casos). Obtem-se perlita grosseira.


TÊMPERA SUPERFICIAL:

Endurecimento da superfície de um componente.

Procedimento: Aquecimento localizado de uma camada da superfície do componente seguida de resfriamento rápido (necessita de revenido).

Os diferentes processos de tempera superficial diferem entre si em função da fonte de energia usada e os meios de resfriamento:

• Chama.

• Indução.



• Chama: Aquecimento por maçarico ou chama diretamente na peça.



• Indução: Aquecimento por um campo magnético gerado por uma corrente alternada de alta frequência que passa através de um indutor ( bobina de cobre resfriada a água).


CEMENTAÇÃO:

Muitas peças mecânicas necessitam ter elevada dureza externa para resistirem ao desgaste; entretanto, internamente precisam permanecer tenazes para suportarem choques.

Essas peças geralmente são em aço de baixa porcentagem de carbono e recebem um tratamento denominado CEMENTAÇÃO.

A cementação é um tratamento que consiste em aumentar a porcentagem de carbono numa fina camada externa da peça.


CEMENTAÇÃO:

Cementação a gás: método mais usado; componentes a serem tratados são carregados em cestos e colocados em fornos. A tempera posterior é feita em óleo.

Cementação em caixa: componentes são colocados em uma mistura a base de carvão com ativadores em uma caixa fechada que posteriormente é aquecida.


CEMENTAÇÃO:

Cementação por plasma: ambos os processos usam uma câmara de vácuo com gás de hidrocarbonetos como fonte de C. A principal vantagem deste processo é a ausência de oxigênio da atmosfera do forno e uniformidade da camada tratada.

Cementação em banhos de sais: Adequados para produzir finas camadas cementadas pois o tempo de tratamento pode ser rigorosamente controlado.


NITRETAÇÃO:

É um processo semelhante à cementação, que se faz aquecendo o aço a uma temperatura de 500°C a 600°C na presença de um gás contendo Nitrogênio. Após algum tempo, obtém-se uma fina camada, extremamente dura, não havendo necessidade de se temperar a peça.

Referências

CALLISTER Jr, William. Ciência e Engenharia dos Materiais: Uma introdução. 5ª Ed. Rio de Janeiro. LTC. 2005.

VAN VLACK, Laurence Hall. Princípios de Ciência dos Materiais. 4ª Ed. São Paulo. Edgard Blücher. 2002.

PADILHA, Ângelo Fernando. Materiais de Engenharia: Microestrutura e Propriedades. São Paulo. Hemus. 2007.

SHACKELFORD, J. F. Ciência dos Materiais. 6ª Ed. Pearson. 2008.

SENAI. Telecurso 2000 Profissionalizante. São Paulo.

PASCOALI, S. Apostila de Tecnologia dos Materiais I. CEFET – SC. Araranguá. 2008.

OLIVEIRA, A. S. D. Tratamento térmico. LaMaTS. UFPR.

COSTA, E. M. Tratamentos Térmicos. PGETEMA/PUCRS

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