tratamentos termicos.ppt

Tratamentos Térmicos


• Finalidade:

Alterar as microestruturas e como consequência as propriedades mecânicas das ligas metálicas

Tratamentos TérmicosObjetivos:- Remoção de tensões internas

- Aumento ou diminuição da dureza

- Aumento da resistência mecânica

- Melhora da ductilidade

- Melhora da usinabilidade

- Melhora da resistência ao desgaste

- Melhora da resistência à corrosão

- Melhora da resistência ao calor

- Melhora das propriedades elétricas e magnéticas

MATERIAL + TRATAMENTO TÉRMICO

O TRATAMENTO TÉRMICO ESTÁ ASSOCIADO DIRETAMENTE COM

O TIPO DE MATERIAL.

PORTANTO, DEVE SER ESCOLHIDO DESDE O INÍCIO DO

PROJETO

Fatores de Influência nos Fatores de Influência nos Tratamentos TérmicosTratamentos Térmicos

TemperaturaTemperatura TempoTempo Velocidade de resfriamentoVelocidade de resfriamento Atmosfera*Atmosfera*

* * para evitar a oxidação ou perda de para evitar a oxidação ou perda de algum elemento químico (ex: algum elemento químico (ex: descarbonetação dos aços)descarbonetação dos aços)


Tempo: Tempo:

O tempo de trat. térmico depende O tempo de trat. térmico depende muito das dimensões da peça e da muito das dimensões da peça e da microestrutura desejada.microestrutura desejada.Quanto maior o tempo:Quanto maior o tempo:

maior a segurança da completa maior a segurança da completa dissolução das fases para posterior dissolução das fases para posterior transformaçãotransformação

maior será o tamanho de grãomaior será o tamanho de grão

Tempos longos facilitam a oxidação


Temperatura: Temperatura:

depende do tipo de material e da depende do tipo de material e da transformação de fase ou transformação de fase ou microestrutura desejadamicroestrutura desejada


Velocidade de Resfriamento: Velocidade de Resfriamento:

-Depende do tipo de material e da -Depende do tipo de material e da transformação de fase ou transformação de fase ou microestrutura desejadamicroestrutura desejada

- - É o mais importante porque é ele É o mais importante porque é ele que efetivamente determinará a que efetivamente determinará a microestrutura, além da microestrutura, além da composição química do materialcomposição química do material

Principais Meios de Principais Meios de ResfriamentoResfriamento

Ambiente do forno (+ brando)Ambiente do forno (+ brando) ArAr Banho de sais ou metal fundido (+ Banho de sais ou metal fundido (+

comum é o de Pb)comum é o de Pb) ÓleoÓleo ÁguaÁgua Soluções aquosas de NaOH, NaSoluções aquosas de NaOH, Na22COCO33

ou NaCl (+ severos)ou NaCl (+ severos)

Como Escolher o Meio de Como Escolher o Meio de Resfriamento ????Resfriamento ????

É um compromisso entre:É um compromisso entre:

- - Obtenção das caracterísitcas finais Obtenção das caracterísitcas finais desejadas (microestruturas e desejadas (microestruturas e propriedades),propriedades),

- Sem o aparecimento de fissuras e - Sem o aparecimento de fissuras e empenamento na peça,empenamento na peça,

- Sem a geração de grande - Sem a geração de grande concentração de tensõesconcentração de tensões

Principais Tratamentos Térmicos


Recozimento

Normalização

Tempera e Revenido

Esferoidização ou Coalescimento

•Alívio de tensões•Recristalização•Homogeneização•Total ou Pleno•Isotérmico

Solubilização e envelhecimento

TRATAMENTO TÉRMICO

Recozimento

RECOZIMENTO• Este tratamento tem por fim restituir ao aço as

características que foram alteradas por tratamento mecânico ou térmico anterior, regularizar as estruturas brutas de fusão, obter estruturas favoráveis à maquinagem ou deformação a frio, atenuar heterogeneidades ou, ainda, eliminar ou reduzir tensões internas.

RECOZIMENTO• Define-se recozimento como o tratamento

térmico que consiste no aquecimento e manutenção a temperatura determinada, seguido de arrefecimento lento, através do domínio de transformação perlítica.

Recozimento: Seus objetivos são os seguintes: remover tensões devidas a tratamento mecânicos, diminuir a dureza, aumentar a ductilidade, regularizar a textura bruta de fusão, eliminar finalmente, o efeito de quaisquer tratamentos térmicos ou mecânicos a que o aço tenha sido submetido anteriormente.

A estrutura resultante do recozimento é a normal ou seja: ferrita mais perlita, se o aço for hipoeutetóide, perlita mais cementita, se o aço for hipereutetóide e somente perlita,se for eutetóide.

No aquecimento para o recozimento, a temperatura deve situar-se a mais ou menos

50°C acima do limite superior da zona crítica . Para os aços hipoeutetóide, acima do limite

inferior da zona crítica (linha A3). Para os aços

hipereutetóides, Acima da (linha A1).

Para evitar o tempo muito longo exigido pelo recozimento, pode-se substituir o recozimento comum pelo recozimento isotérmico, em que o aquecimento é feito normalmente, mas o esfriamento é dividido em

duas partes. Esfriamento rápido até uma temperatura situada na

parte superior do diagrama de transformação isotérmica, onde fica até que a austenita se transforme

nos produtos normais de transformação; a segunda etapa consiste no esfriamento até a temperatura

ambiente, depois de completada a transformação da primeira etapa.

Outro tipo de recozimento é o de alívio de tensões, em que o aquecimento é feito a temperaturas abaixo da zona crítica. Seu

objetivo é apenas aliviar as tensões originadas em processos de conformação

mecânica, soldagem, corte por chama, endireitamento, usinagem, etc

Ex:RECOZIMENTO PARA Ex:RECOZIMENTO PARA ALÍVIO DE TENSÕES DOS ALÍVIO DE TENSÕES DOS

AÇOSAÇOS

TemperaturaTemperaturaAbaixo da linha A1

em que ocorre

nenhuma transformação (600-620oC)

Ou linha crítica723 C

Existe ainda um forma de recozimento que se aplica a tiras e chapas de aço

laminados a frio. Em que as peças são colocadas em recipientes vedados no

interior de um forno com temperatura entre 600° e 700°C. Esse tipo de processo se

chama recozimento em caixa.

INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA DE INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA DE RECOZIMENTO NA RESIST. À RECOZIMENTO NA RESIST. À

TRAÇÃO E DUTILIDADETRAÇÃO E DUTILIDADE

Alívio de Tensões(Recuperação/Recovery)

No ferro fundido, o recozimento tende a aliviar as tensões causadas no resfriamento das peças. Outra propriedade importante é a melhora da usinabilidade mecânica do material.

As temperaturas usadas para alívio de tensões são:

-sem elementos de liga - 500° a 565°C -sem baixo teor em ligas - 565° a 600°C -de baixo teor em ligas - 600° a 650°C

Recozimento azulRecozimento realizado em condições tais que se forme uma superfície metálica uma camada de

óxido uniforme e aderente, de cor azulada. Utiliza-se para peças de ferro fundido que

necessitam de menor dureza do que a obtida após a fundição.

Recozimento brilhante

Recozimento realizado em condições tais que evitem a oxidação da superfície metálica.

Utiliza-se para peças de ferro fundido que necessitam de menor dureza do que a

obtida após a fundição.

Recozimento ferrítico

Recozimento aplicado ao ferro fundido, destinado à obtenção de matriz ferrítica.

Também denominado ferritização. Utiliza-se para peças de ferro fundido que

necessitem de dureza abaixo daquela obtida após a fundição.

Recozimento intermediário

Recozimento realizado pela permanência em temperatura dentro da zona crítica. Utiliza-se

para peças que necessitam ser usinadas, com remoção de cavacos, sob condições particulares.

RECOZIMENTO ISOTÉRMICO OU CÍCLICO

• A diferença do recozimento pleno está no resfriamento que é bem mais rápido, tornando-o mais prático e mais econômico,

• Permite obter estrutura final + homogênea

• Não é aplicável para peças de grande volume porque é difícil de baixar a temperatura do núcleo da mesma

• Esse tratamento é geralmente executado em banho de sais

Usado para aços

Recozimento isotérmico

Recozimento caracterizado por uma austenitização seguida de transformação isotérmica da austenita na

região formação da perlita. Utiliza-se para peças que necessitam ser usinadas, com

remoção de cavacos e que após a usinagem, devam sofrer tratamentos térmicos finais com distorções dimensionais mínimas e sempre repetitivas para

grandes séries de produção.

Transformações isotérmicas

• um aço pode ser endurecido por tratamento térmico. Se a fase estável austenite de um aço eutectóide (0.8% C) , for arrefecida logo abaixo da temperatura de transformação em equilíbrio, ocorre uma transformação com difusão.

Nesta transformação o processo de crescimento envolve a reorganização da fase inicial em fases bem diferentes (ferrite e cementite).


• A transformação da austenite num dado aço pode ser resumida convenientemente no diagrama TTT (tempo-temperatura-transformação) desse aço.


• Curvas experimentais típicas de (a) transformação isotérmica, (b) transformação no arrefecimento utilizadas para construção do (c) diagrama TTT de um aço.

• As curvas isotérmicas (c) fornecem dados para construir um diagrama TTT

Recozimento para alívio de tensões

Recozimento subcrítico visando a eliminação de tensões internas sem modificação fundamental

das propriedades existentes, realizado após deformação a frio, tratamento térmico, soldagem,

usinagem etc.

Recozimento para crescimento de grão

Recozimento caracterizado por permanência em temperatura significativamente acima de zona crítica,

resfriamento lento até a temperatura abaixo do ponto A1 e subsequente resfriamento arbitrário até a temperatura

ambiente, destinado a produzir crescimento de grão. Utiliza-se para peças que necessitam ser usinadas, com

remoção de cavacos e que, após a usinagem, devem sofrer tratamentos térmicos finais com distorções dimensionais mínimas e sempre repetitivas para

grandes séries de produção.

HOMOGENEIZAÇÃO O recozimento de homogeneização, também

chamado de difusão, tem por fim melhorar as propriedades das peças tratadas, à custa de uma melhor distribuição em toda a massa dos componentes químicos ou dos constituintes estruturais.

No recozimento de crescimento de grão, pretende-se dar ao material maior ductilidade, para que possa ser mais facilmente deformável. O aumento do tamanho de grão resulta dum aquecimento a temperatura elevada, desde que ultrapasse a temperatura de coalescência, dependendo do tempo de permanência a essa temperatura.

Recozimento para homogeneização

Recozimento caracterizado por um aquecimento até uma temperatura consideravelmente acima

do ponto AC3, longa permanência nessa temperatura e resfriamento adequado ao fim em

vista, para eliminação de variações locais de composição do material.

RECOZIMENTO RECOZIMENTO HOMOGENEIZAÇÃOHOMOGENEIZAÇÃO

Objetivo Objetivo Melhorar a homogeneidade da microestruturade

peças fundidas

TemperaturaTemperaturaNão deve ocorrer nenhuma transformação de fase

ResfriamentoResfriamento Lento (ao ar ou ao forno)

Globulização no Recozimento

• O processo de globulização baseia-se fundamentalmente num mecanismo de difusão controlada, que provoca o arredondamento e o crescimento dos grãos, já que não existe a austenização completa.

Recuperação do Recozimento• O terceiro Grupo engloba os recozimentos sub-

críticos, nos quais a temperatura atingida é inferior a Ac1. Dentro deste grupo destacam-se os recozimentos de restauração ou recuperação, de recristalização e de desgaseificação. Embora nos recozimentos sub-críticos o aquecimento é realizado a uma temperatura abaixo da zona crítica seguido de arrefecimento a velocidade conveniente, são também considerados recozimentos, visto que a estrutura final é sempre mais estável.

Normalização do Recozimento • Este tratamento consiste no aquecimento de peças a

temperaturas de 25 a 50ºC acima da temperatura crítica de transformação Ac3 para os aços hipoeutectóides, seguindo-se o arrefecimento ao ar, após adequada manutenção da temperatura durante um certo tempo.

• Com a normalização pretende-se alcançar uma estrutura homogénea e um grão fino, além da eliminação de irregularidades estruturais provocadas por tratamentos mecânicos a quente e a eliminação de tensões residuais.

Patentagem

• O tratamento conhecido sob o nome de "patentagem" não é mais que um recozimento isotérmico em que a temperatura do banho para esse fim é de cerca de 530ºC, para um aço de 0.7% de carbono. Obtém-se uma microestrutura eutectóide cuja perlite é muito fina e praticamente irresolúvel ao microscópio óptico.

Recozimento para recristalização

Recozimento caracterizado pela permanência em temperatura dentro da faixa de recristalização, após deformação realizada abaixo dessa faixa. Utiliza-se para peças deformadas plasticamente

a frio, com a finalidade de reduzirem ao seus limites de escoamento e de resistência.

- RECOZIMENTO PARA - RECOZIMENTO PARA RECRISTALIZAÇÃORECRISTALIZAÇÃO

Objetivo Objetivo Elimina o encruamento gerado pela deformação à frio

TemperaturaTemperaturaNão deve ocorrer nenhuma transformação de fase

ResfriamentoResfriamento Lento (ao ar ou ao forno)

Recozimento para solubilização

Recozimento em consequencia do qual um ou mais constituintes entram em solução. Geralmente

caracterizado por um resfriamento rápido destinado à retenção daqueles constituintes em solução na temperatura ambiente. Também denominado

solubilização. Utiliza-se para peças que, durante as diversas etapas de produção, apresentam segregações

dos elementos de liga da matriz básica.

Recozimento pleno

Recozimento caracterizado por um resfriamento lento através da zona crítica, a partir da

temperatura de austenitização(geralmente acima de AC1 para aços hipoeutetóides e entre AC31 e ACCM para os hipereutetóides).

Utiliza-se para peças de ferro fundido que necessitam de menor dureza do que a

obtida após a fundição.

RECOZIMENTO TOTAL OU PLENO

• Temperatura

Hipoeutetóide 50 °C acima da linha A3

Hipereutetóide Entre as linhas Acm e A1

• Resfriamento

Lento (dentro do forno) implica em tempo longo de processo (desvantagem)

Usado para aços

++Fe3C

+Fe3C

Recozimento total ou pleno

RECOZIMENTO TOTAL OU RECOZIMENTO TOTAL OU PLENOPLENO

Constituintes Estruturais Constituintes Estruturais resultantesresultantes

HipoeutetóideHipoeutetóide ferrita + perlita grosseira ferrita + perlita grosseira

Eutetóide Eutetóide perlita grosseira perlita grosseira

HipereutetóideHipereutetóide cementita + perlita cementita + perlita grosseiragrosseira

* * A pelita grosseira é ideal para melhorar a usinabilidade dos aços baixo e médio carbono

* Para melhorar a usinabilidade dos aços alto teor carbono recomenda-se a esferoidização

Recristalização

Nucleação e crescimento de novos grãos, geralmente equipais e isentos de tensão, a partir

de uma matriz deformada plasticamente. Utiliza-se para peças deformadas plasticamente a frio, com a finalidade de reduzirem aos seus

limites de escoamento e de resistência.

ESFEROIDIZAÇÃO OU COALESCIMENTO

• Esferoidização é um tratamento térmico para o aço, visando dar forma esférica a um dos tipos de grãos que formam o aço, os de um material denominado cementita. É um tipo de tratamento indicado para aços de alto teor de Carbono (contém mais cementita).

ESFEROIDIZAÇÃO OU COALESCIMENTO

ESFEROIDITA ObjetivoProdução de uma estrutura globular ou esferoidal de carbonetos no aço melhora a usinabilidade, especialmente dos aços alto carbono facilita a deformação a frio

++Fe3C

+Fe3C

Esferoidização ou

coalescimento

OUTRAS MANEIRAS DE PRODUZIR ESFEROIDIZAÇÃO OU COALESCIMENTO

Aquecimento por tempo prolongado a uma temperatura logo abaixo da linha inferior da zona crítica,

Aquecimento e resfriamentos alternados entre temperaturas que estão logo acima e logo abaixo da linha inferior de transformação.

PROPRIEDADES MECÂNICAS

As propriedades mecânicas de um material influenciam determinantemente a sua aptidão para uma dada aplicação.

Para melhor se compreender o que significa resistência mecânica, é útil o conhecimento dos fenômenos de deformação dos materiais.

Deformação Elástica

Existem dois conceitos fundamentais na deformação elástica dos materiais: a definição de tensão e a definição de deformação.

A causa física da deformação é sempre uma força F aplicada externamente.

Para tratamentos quantitativos, o seguinte conceito de tensão tem várias vantagens:

• (tensão) = F/A

• A lei de Hooke descreve quantitativamente a relação linear entre as características de tensão e deformação da deformação elástica.

A forma bem conhecida da lei de Hooke é = E para deformação à tração; a constante de proporcionalidade E é conhecida como módulo de Young.

Pelo fato de se pretender em geral calcular a deformação, essa equação é em geral escrita como: ε=δΕ

Deformação Plástica

• Em contraste com a simplicidade da deformação elástica, a deformação plástica ocorre de vários modos distintos. No entanto, o resultado final é sempre a deformação permanente.

Ensaios Mecânicos

São os seguintes os ensaios mecânicos mais utilizados:

• Ensaios de dureza

• Ensaios de fadiga

• Ensaios de flexão transversal

Têmpera• elevadas de dureza e resistência mecânica. O

processo consiste no aquecimento até O objetivo da têmpera está na obtenção de uma microestrutura que proporcione ao aço propriedades a temperatura de austenitização, ou seja, entre 815 °C e 870 °C. O controle da temperatura durante o aquecimento, nos fornos, é feito por pirômetros. Nas forjas o mecânico identifica a temperatura pela cor do material aquecido (ver quadro).

Têmpera• É importante ressaltar que o aquecimento deve

ser lento no início, a fim de não provocar defeitos no metal. A manutenção da temperatura varia de acordo com a forma da peça e o tempo nessa fase deve ser bem controlado. Em seguida, o aço é submetido a um resfriamento rápido, provocando a obtenção de uma estrutura martensítica.

Têmpera• Os meios de Têmpera mais freqüentemente

usados são: óleo, água, salmoura, solução de solda cáustica e também preparados químicos específicos..

Em qualquer um destes meios existem 3 estágios durante o resfriamento da peça:

Têmpera

• 1) Inicia-se imediatamente após a imersão da peça no meio líquido e caracteriza-se pela formação de cortina de vapor que envolve toda a superfície da peça. A transferência de calor é feita por radiação e condução através do filme de vapor com velocidade relativamente lenta. Por esta razão é altamente indesejável.

Têmpera

• 2) Neste estágio dá-se o rompimento da cortina de vapor e a superfície da peça é molhada pelo líquido de têmpera, dando início à ebulição. O resfriamento é bastante rápido e o calor é transferido por grande massa de vapor.

Têmpera• 3) Cessada ebulição, começa o terceiro

estágio, que é lento. A transferência de calor se dá por convenção e condução até atingir equilíbrio de temperatura.

• Para eliminar rapidamente a cortina de vapor formada no primeiro estágio basta que adicione sal na água (9%) ou soda cáustica (3%).

Têmpera• A têmpera seja o tratamento térmico mais

conhecido. Consiste basicamente, em resfriar o material de maneira que não haja tempo para transformação da austenita em ferrita e perlita, até que se atinja a temperatura de transformação da austenita em martensita, segundo o processo de mudança estrutural.

Têmpera

• O processo provoca algumas deficiências no aço, como a redução da ductilidade e da tenacidade, além de tensões internas que podem ocasionar deformação, empenamento e fissuração. Por conta disso, é recomendável que o aço temperado seja submetido ao revenimento

DIFERENTES VARIAÇÕES da Têmpera

• Os meios líquidos e gasosos são os mais utilizados para o resfriamento do aço. Entre os líquidos estão a água, água com sal ou aditivos cáusticos, óleo ou soluções aquosas de polímeros. Entre os gasosos estão o próprio ar e os gases inertes, como nitrogênio, hélio e argônio. Os meios e as velocidades de resfriamento resultam em diferentes variações de têmpera.

Têmpera

• Têmpera direta: processo mais utilizado, consiste no resfriamento rápido, direto da temperatura de austenitização;Têmpera em tempo variável: a velocidade de resfriamento é alterada durante o processo, de acordo com o resultado esperado. Normalmente, utilizam-se dois meios diferentes de resfriamento;

Têmpera

• Têmpera diferencial: apenas algumas áreas da peça de aço são temperadas, as demais recebem isolamento. Utiliza-se para peças que necessitem de regiões duras e algumas áreas moles.

Têmpera

Têmpera da camada cementada: restrita à camada periférica da peça cementada.Utiliza-se para peças nas quais o núcleo deve apresentar durezas baixas;

Têmpera direta de cementação: para peça cementada diretamente da temperatura de cementação sem resfriamento intermediário;

Têmpera

• Têmpera do núcleo; Utiliza-se para peças cementadas, nas quais o núcleo deve apresentar durezas médias;

Têmpera• Têmpera dupla: realizada em duas etapas. A

primeira a partir da temperatura de têmpera do material do núcleo e a segunda a partir da temperatura da têmpera do material da camada cementada. Utiliza-se para peças com camadas profundas de cementação, com a finalidade de aumentar-se a tenacidade do núcleo.

TÊMPERA SUPERFICIAL

Quando o objetivo é criar apenas uma superfície dura, resistente à abrasão, é mais conveniente optar pela têmpera superficial. Esse método, que substitui a têmpera normal, é aplicado principalmente em peças de máquinas. Existem várias razões para que o endurecimento superficial seja escolhido, e não o endurecimento total.


• São elas:• Dificuldade de tratar peças de grandes

dimensões em fornos convencionais;• Possibilidade de endurecer apenas as áreas

críticas, como dentes de engrenagens, grandes cilindros, etc;

• Possibilidade de melhorar a precisão dimensional de peças planas, grandes ou delgadas;

• Possibilidade de utilizar aços mais econômicos, como aço carbono;

TÊMPERA SUPERFICIAL Diminuição dos riscos de aparecimento de

fissuras originadas no resfriamento, após o aquecimento. Com a opção pela têmpera

superficial é possível obter superfícies de alta dureza e resistência do desgaste, boa

resistência à fadiga por dobramento, boa capacidade para resistir cargas de contato e

resistência satisfatória ao empenamento.


• As temperaturas de aquecimento devem proporcionar a austenitização do aço, pois só assim é possível obter á martensita no resfriamento posterior. As temperaturas, os meios de resfriamento e as durezas resultantes para aços carbono são:


• 0,30%C - 900-975 °C – água – 50 RC0,35%C – 900 °C – água – 52 RC0,40%C – 870-900 °C – água – 55 RC0,45%C – 870-900 ºC – água – 58 RC0,50%C – 870 °C – água – 60 RC0,60%C – 850-875 °C – água – 64 RC- óleo – 62 RC

Têmpera

Forno para Têmpera

Têmpera por Indução• Descrição

Têmpera consiste no aquecimento do aço até sua transformação austenítica, seguido de maior velocidade de resfriamento, ou seja, resfriado na velocidade crítica da têmpera, visando a obtenção do constituinte estrutural acicular chamado martensita.

A obtenção da martensita visa o aumento do limite de resistência à tração e da dureza do aço.

Alguns materiais que podem ser temperados:

-Aços para trabalho à frio: SAE VC. 131/130/VD-2/VW3/VW1 VEP/VAP/VETD/VET3/VND e similares. -Aços para trabalho à quente: SAE VW9/VPCW/VH13/VPC/VCM/VCO/VMO e similares. -Aço carbono: SAE 1035/1040/1045/1050/1060/1070 e similares.

Endurecimento Superficial - Têmpera Superficial

• Aquecimento superficial com a utilização do processo de têmpera superficial é um processo que consiste basicamente no aquecimento rápido acima da temperatura crítica de uma fina camada superficial da peça, seguida de um resfriamento rápido.

Como conseqüência deste tratamento toda a microestrutura que foi austenitizada se transforma em martensita. Como o aquecimento produz apenas uma pequena camada austenitizada, somente ela será endurecida, ficando o restante da peça com a dureza original.


• Como resultado teremos uma camada superficial de dureza elevada, correspondente ao teor de carbono original do aço e um núcleo dúctil e tenaz.. Para que se consiga obter esta fina camada endurecida é necessário que a fonte de calor produza um aquecimento rápido, impedindo o aquecimento do restante da peça por condução do calor em direção ao núcleo.


Os principais motivos da utilização do endurecimento superficial são:

• o tamanho da peças que torna difícil a utilização de processos convencionais de têmpera

• quando o endurecimento deve ser seletivo, isto é, quando temos a necessidade de temperar apenas algumas áreas que serão submetidas ao desgaste

• quando se requer precisão dimensional que não pode ser conseguida por outros métodos

• quando se deseja utilizar materiais de baixo custo em peças de solicitação menos severa

REVENIMENTO Revenimento é um tratamento térmico

utilizado no aço para corrigir inconvenientes decorrentes da têmpera, sendo, portanto, e sempre aplicado posteriormente a ela.

REVENIMENTO

A temperatura de revenimento do normalmente situa-se entre 150°C e 600°C, e o tempo de duração entre 1h e 3h. Todavia, quanto maior a temperatura empregada, mais o revenido tende a reduzir a dureza originalmente obtida na têmpera.

REVENIMENTO A temperatura de revenido e o tempo de

manutenção desta temperatura influem decisivamente nas propriedades finais obtidas no aço: quanto mais tempo e/ou maior temperatura, mais dúctil se torna o aço.

Os elementos de liga contidos no aço também influem no revenido,mudando o comportamento do aço no processo.

REVENIMENTO: RESFRIAMENTO

A escolha do meio de resfriamento adequado depende basicamente do tipo de aço utilizado, e das propriedades mecânicas que se pretende obter.

A seguir alguns tipos de tratamento que utilizam banhos de sais como meio de resfriamento.

RESFRIAMENTO

Esse tratamento consiste no aquecimento do material temperado até uma determinada temperatura, permanência nessa temperatura por um determinado período de tempo, e resfriamento posterior que em geral é realizado ao ar, mas em determinados casos deve ser realizado em água, óleo e sais.

Resfriamento no revenimento

O revenimento em banhos de sais tem sido em diversas ocasiões preferido em função da ótima homogeneidade de temperaturas que proporciona.

RESFRIAMENTO e REVENIMENTO

Produtos: GS 430 / GS 520

Temperatura de trabalho: 500-700ºC

Características:

Indicado para resfriamento e revenimento de aços rápidos e de alta liga.

RESFRIAMENTO e REVENIMENTO

Produtos: GS 230

Temperatura de trabalho: 270-600ºC

Características: Indicado para resfriamento e revenimento de aços em geral

Condições de Tratamento Térmico Vantagens- Temperatura de austenitização menor que 1050ºC - Mesma condição de Tratamento do aço, Menor distorção e custo de tratamento térmico que os aços rápidos.- Meio de Resfriamento: óleo, ar ou nitrogênio - Menor distorção após têmpera.- Temperatura de revenimento, 500ºC - Maior estabilidade dimensional. - Em termos microestruturais, a matriz é mais tenaz.

OBJETIVO

• Minimizar os efeitos das altas durezas (alta fragilidade)

• Homogeneização da estrutura martensítica

• Resfriamento:

• Normalmente realizado em óleo

• Fragilidade

Alguns aços apresentam após o revenimento, certa fragilidade, principalmente quando a temperatura de tratamento é da ordem de 270oC

A correção deste tipo de problema pode ser feita por sub-resfriamento ou por duplo revenimento.

Cementação

Cementação

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

Cementação

Após a cementação tempera-se a peça; as partes externas adquirem elevada dureza enquanto as partes internas permanecem sem alterações.

Cementação

O processo de endurecimento superficial de cementação é o processo mais utilizado atualmente e tem permanecido praticamente inalterado ao longo do tempo. Este processo é geralmente utilizado na produção de pistas e roletes de rolamento, engrenagens, buchas e juntas homocinéticas.

O método consiste essencialmente no aquecimento da peça envolta em um meio rico em carbono, fazendo com que o carbono difunda para o interior aumentando o teor de carbono da camada superficial. A principal reação, que ocorre entre o carbono e o ferro, e que é a responsável pela difusão do carbono para o interior da peça, pode ser representada da seguinte maneira: 3Fe +C Fe3C

Após a difusão do carbono é feita uma têmpera seguida de revenido para que se produza a máxima dureza. Como o processo envolve a difusão do carbono, é necessário que se dê o tempo necessário para que isto ocorra.

Tempos crescentes propiciam maiores espessuras das camadas cementadas.

Cementação

• Como conseqüência, teremos um perfil de dureza associado ao perfil de concentração de carbono. Os aços comumente utilizados possuem 0,10 a 0,25 % C e a temperatura varia entre 900 e 950o C embora possam ser utilizadas temperaturas na faixa de 850 a 1000o C.

Cementação

A máxima dureza atingida depois da têmpera nos aços ao carbono ocorre para um teor de carbono de 0,8%. Para teores superiores a este a dureza cai devido à retenção de austenita. Este percentual pode variar para aços que tenham maior tendência à retenção de austenita, como acontece com os aço contendo níquel.

Principais variáveis do processo

O processo de cementação, conforme já foi comentado acima, depende de vários fatores que exercem influência tanto na espessura da camada cementada como na profundidade do endurecimento.

Efeito da temperatura A velocidade de difusão do carbono no aço está

estreitamente ligada à temperatura. A velocidade de difusão do carbono a 927o C é 40% superior do que a 871o C. Fica claro neste caso que quanto maior a temperatura menor o tempo que a peça terá que permanecer no forno. Estes dados referem-se ao aço no estado austenítico, e só poderia ser assim, já que somente no estado austenítico teremos solubilidade do carbono suficiente para se chegar aos percentuais utilizados na camada superficial de peças cementadas.

Efeito da temperatura

Neste caso, o limite inferior de temperatura para o processo está condicionado à austenitização do aço e o limite superior está condicionado ao crescimento do grão. Se por um lado temos um aumento significativo da velocidade de difusão com o aumento da temperatura, por outro temos o crescimento do grão da austenita à medida em que usamos temperaturas mais altas. Como quanto maior o tamanho de grão menor é a tenacidade do material, este efeito se torna indesejado.

Efeito da Temperatura

temos dois compromissos que são antagônicos: ao aumentarmos a temperatura aumentamos a velocidade de difusão mas também aumentamos o tamanho de grão.

Isto faz com que tenhamos sempre que considerar estes dois fatores ao escolhermos a temperatura de cementação.

Efeito do Tempo A difusão do carbono também é influenciada

pelo tempo em que a peça fica na temperatura de tratamento.

Em geral na prática esta espessura está limitada a 2,5 mm o que já dá um tempo de cementção de aproximadamente 25 horas a uma temperatura de 925o C.

Processos de cementação Cementação em caixa

Cementação por via gasosa

Cementação por via liquida

Cementação em Caixa A cementação em caixa ou também chamada

cementação por via sólida é o processo de cementação mais antigo. Ele tem sido utilizado até nossos dias por que é um método de fácil execução, não necessitando de equipamento sofisticado. Neste processo são utilizados como fonte de carbono materiais sólidos à temperatura ambiente, embora todas as reações que ocorrem durante a cementação sejam gasosas. Para a execução do processo as peças são colocadas em uma caixa e envoltas pela mistura cementante que normalmente é composta de uma fonte de carbono - carvão vegetal, coque ou osso - e de um ativador - carbonato de bário ou carbonato de sódio.

Cementação por via gasosa A cementação por via gasosa é um processo

que se popularizou nas últimas décadas devido à evolução dos fornos de tratamento e dos métodos de análise química. Neste processo são utilizados gases como fonte de carbono, os quais podem ser o gás natural ou gases manufaturados, tais como o monóxido de carbono e o metano. As reações que ocorrem para a decomposição dos gases são as mostradas abaixo:

• 2CO C + CO2 (5)

Cementação por via liquida• A cementação por via líquida ou em banho de sais

fundidos é um processo em que se tem um banho formado por diversos componentes que passam para o estado líquido após uma determinada temperatura. Este processo é ainda hoje bastante utilizado, embora existam uma série de restrições de ordem ambiental para a sua utilização. Os componentes do banho mais comuns são cianeto de sódio ou cianeto de potássio, cloreto de bário, cloreto de potássio ou cloreto de sódio, carbonato de sódio ou carbonato de bário

Nitretação

“Tratamento termoquímico em que se promove enriquecimento superficial com nitrogênio.

É utilizado para peças que necessitam de alta resistência á fadiga de contato, alta resistência ao atrito adesivo e submetidas a cargas superficiais baixas.”

• Como atua?

• • Formação de camada de nitretos (“camada de compostos”).

• • Endurecimento por precipitação de nitretos (de Fe, Al e Cr principalmente) na camada onde houve a penetração por difusão do N.

• • Endurecimento por solução sólida de N na matriz.

• Como é realizada?

Entre 500°C e 550°C por períodos de até 90 horas, após têmpera e revenimento do material (o revenimento deve ser conduzido a temperatura no mínimo 30°C superior a da nitretação,garantindo estabilidade microestrutural do metal base).

• Vantagens se comparada a cementação:

Pode ser utilizada para o aumento de dureza superficial de aços de médio e alto teor de carbono.

Pequena alteração dimensional.

• Desvantagens se comparada a cementação:

Processo lento.

Camadas muito delgadas.

Transição entre camada e metal base muito brusca.

Tipos de camada e utilização

Endurecimento superficial (comum aos 3 tipos)Maior velocidade de processo, usada quando há impacto ou

carregamento elevado, que leve a repetina ruptura da camada e seu destacamento.

Maior velocidade de processo,muito mais frágil que ال’, porém permite baixo coeficiente de atrito e é porosa, para retenção de lubrificantes.

Only diffusion zone

Nitretação a plasma

Como é realizada?

Carregamento da câmara

Pré aquecimento entre 450 e 570°C

Ionização do gás

Limpeza da superfície, Aceleração dos átomos contra a superfície NITRETAÇÃO

Tipos de camada e composição do gás

Only diffusion zone

1 – 5% N2

15 – 30% N2

60 – 70% N21 – 3% CH4

O processo de nitretação é um processo que a exemplo da cementação também altera a composição de uma camada superficial do aço. Entretanto, ao contrário da cementação, a camada nitretada não necessita ser temperada, tendo em vista que os nitretos que se formam já possuem dureza elevada.

Isto faz com que não haja o inconveniente do empenamento. Além disso, a nitretação é feita na faixa de temperatura entre 500° e 600° C, o que diminui a possibilidade empenamentos por transformação de fase.

Entre as vantagens da nitretação podemos citar as seguintes: - alta dureza com alta resistência ao desgaste - alta resistência à fadiga e baixa sensibilidade ao entalhe - melhor resistência à corrosão - alta estabilidade dimensional

Nos aços ligados ocorre a formação de nitretos complexos dos elementos de liga que aumentam a dureza da camada nitretada. A camada nitretada tem menor espessura do que a cementada, raramente ultrapassando 0,8 mm, caso contrário os tempos seriam muito grandes o que torna o método antieconômico.

MÉTODO DE NITRETAÇÃO

Métodos de nitretação - Nitretação a gás

Neste processo é utilizada amônia que é injetada no forno aquecido geralmente a 510° C. Nesta temperatura a amônia se dissocia de acordo com a seguinte equação

- 2NH3 2N + 3H2 - como pode ser visto esta reação libera

nitrogênio atômico que difunde para o aço,os tempos de tratamento variam entre 12 e 120 horas

Nitretação por via líquida

A nitretação por via líquida é o processo em temos um banho semelhante ao utilizado na cementação líquida.

Neste banho teremos, então, cianeto de sódio ou potássio, carbonato de sódio ou de potássio e cloreto de potássio ou de sódio.

Este banho contém entre 30 e 40% de cianeto.

A dissociação do cianeto se dá da seguinte maneira:

2NaCN + O2 2NaCNO

4NaCNO 2NaCN + Na2CO3 + CO + 2N

Normalmente a temperatura utilizada situa-se entre 550° e 570° C.

Nesta faixa de temperatura não ocorre a reação de cementação e portanto teremos apenas a adição de nitrogênio ao aço.

Os tempos de nitretação são curtos, geralmente entre 1 e 4 horas.

Objetivo• Objetiva o endurecimento superficial de

aços por absorção de nitrogênio

• É realizado em fornos com atmosfera controlada, rica em Nitrogênio (em geral NH3)

Aços para nitretação – São utilizados aços com teores de carbono entre

0,13 e 0,40%, podendo ter adições de alumínio (essencial), cromo, silício, tungstênio e vanádio.

Tratamentos térmicos anteriores – Têmpera e revenido

• Nitretação parcial – As partes das peças que não se queira tratar são

cobertas por estanho ou liga estanho-chumbo (80-20)

– Podem ser cobertas com cobre (com espessuras entre 0,01 e 0,02mm)

• Controle da camada nitretada – Semelhante ao controle de camada cementada

tratamentos termicos.ppt

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