Princpios da Cincia e Tecnologia

dos Materiais

CCE 0291 (2 crditos)

Fbio Oliveira2015/1

Unidade 7 Tratamentos Trmicos

Fases

Austenita: uma soluo em estado slido de cementita

no ferro, ou seja, cristais mistos que contm tomos de

ferro.

Ferrita: o ferro praticamente puro. Possui estrutura CCC

abaixo de 906 C e estrutura CFC acima desta

temperatura.

Cementita: o carboneto de ferro (Fe3C), isto , uma

combinao qumica de ferro e carbono.

Fases

Perlita: microestrutura para o ao eutetide, composta

por camadas ou lamelas alternadas de ferrita e

cementita.

Bainita: composta por agulhas de cementita em uma

matriz de ferrita.

Martensita: resultado da transformao da austenita

sem o processo de difuso. Esta fase compete com a

formao de perlita e bainita.

Diagrama de Equilbrio Fe-C

Diagrama de Equilbrio Fe-CReao Euttica: uma fase lquida setransforma em duas fases slidas.

Reao Eutetide: uma fase slida setransforma em duas fases slidas.

Resumo de Fases no Diagrama Fe-C

Aos X Fases

0 0,80% C: o ao

composto por ferrita e perlita.

0,80 0,90% C: o ao

perltico.

Acima de 0,90% C: o ao

composto de perlita e cementita.

Tratamentos Trmicos

Temperaturas de Transformao - Austenita

Introduo

Tratamento trmico pode ser definido como o

aquecimento ou resfriamento controlado dos

metais feito com a finalidade de alterar suas

propriedades fsicas e mecnicas, sem alterar a

forma do produto final.

Introduo

Nem sempre os tratamentos trmicos so

intencionais. Algumas vezes, peas metlicas

sofrem tratamentos trmicos, durante o

processo de fabricao, que podem alterar as

propriedades de forma prejudicial.

Introduo

Como exemplo pode-se citar a operao de

soldagem de estruturas de ao, que ao serem

aquecidas at temperaturas elevadas podem sofrer

tmpera e fragilizao, na zona termicamente

afetada (ZTA), comprometedendo a tenacidade de

todo o material.

Introduo

Os tratamentos trmicos so frequentemente

associados com o aumento de resistncia do

material. Entretanto, podem ser utilizados para

alterar caractersticas como usinabilidade ou

estampabilidade.

Introduo

Pode-se dizer, ento, que os tratamentos

trmicos so processos de fabricao que

facilitam outros processos de fabricao e

aumentam o desempenho dos produtos atravs

do aumento da resistncia mecnica ou de

outras propriedades.

Recozimento

O recozimento consiste em elevar lentamente

a temperatura do ao at aproximadamente 50

C acima da temperatura crtica de

austenitizao e, em seguida, deix-lo resfriar

dentro do forno com uma velocidade de 25

C/h at 50 C abaixo da zona crtica.

Recozimento

Este tratamento garante ductilidade ao ao que,

antes possua um comportamento frgil.

Normalizao

A normalizao do ao feita quando se

deseja refinar o gro do material. Este

tratamento consiste no aquecimento do ao at

60 C acima da temperatura de austenitizao,

garantindo a formao de uma estrutura 100%

austentica. Em seguida, o ao retirado do

forno e deixado resfriar ao ar.

Normalizao

Como a velocidade de resfriamento

heterognea, a usinabilidade tambm ser.

Normalizao

Tmpera

A tmpera consiste no aquecimento do ao at

uma temperatura 50 C acima da temperatura

crtica para formao da austenita e, em seguida

resfri-lo bruscamente em gua, leo ou meios

de tmpera de composio qumica especial.

Tmpera

O microconstituinte obtido aps o tratamento de

tmpera a martensita, muito dura e frgil.

Tmpera

Tmpera

Como a taxa de resfriamento alta, obtm-se,

na verdade, um gradiente de temperaturas

entre a superfcie e o centro da pea. Ento se a

tmpera foi feita em peas de espessuras

mdias e grandes o ao pode apresentar

microestruturas e propriedades mecnicas

diferentes.

Tmpera

Revenimento

O tratamento de tmpera torna as peas muito

duras e frgeis. Geralmente as peas temperadas

so sempre revenidas, visando baixar a dureza e

aumentar a tenacidade. A pea submetida a um

aquecimento lento at 230 C. Com isso uma

pequena quantidade de perlita se reorganiza. Este

fato acarreta na formao da martensita revenida.

Austmpera

Na austmpera, aps a austenitizao feita de

maneira semelhante quela realizada para a

tmpera convencional, o ao mergulhado em um

banho constitudo de uma mistura de sais fundidos,

mantendo a temperatura constante, entre 250 e

450 C. Obtm-se a microestrutura da bainita, para

os aos tratados por este tratamento trmico.

Austmpera

Martmpera

Muitas vezes conveniente submeter o ao ao

tratamento trmico de martmpera, que

permite eliminar a diferena de temperaturas e

tempos de transformao entre a superfcie e o

ncleo da pea.

Martmpera

Este tratamento consiste na austenitizao do

ao nas temperaturas usuais seguida de

tmpera em leo aquecido ou em banho de sais

em uma temperatura logo acima da

temperatura Mi, por tempo suficiente.

Martmpera

Microestruturas e suas propriedades mecnicas

Microconstituinte Fases presentes Arranjo das fases Propriedades mecnicas

Cementitaglobulizada

Ferrita + Fe3C Partculas esfricasde Fe3C em matriz

de ferrita

Pouco resistente e dctil

Perlita grosseira Ferrita + Fe3C Camadas alternadas de ferrita e Fe3C

grossas

Mais dura e resistente e menos

dctil que a cementita

globulizada

Perlita fina Ferrita + Fe3C Camadas alternadas de ferrita e Fe3C

finas

Mais dura e resistente e menos dctil que a perlita

grosseira

Microestruturas e suas propriedades mecnicas

Microconstituinte Fases presentes Arranjo das fases Propriedades mecnicas

Bainita Ferrita + Fe3C Partculas muito finas e alongadas de Fe3C em matriz de

ferrita

Dureza e resistncia maiores que as da

perlita fina

Martensita revenida Ferrita + Fe3C Partculas muito pequenas e esfricas

de Fe3C em uma matriz de ferrita

Resistente mas no to dura quanto a martensita porm,

mais dctil

Martensita Tetragonal de corpocentrado,

monofsico

Gros com formato de agulha

Muito dura e muito frgil

Austenita(ferrita CFC)

Perlita( + Fe3C)

Bainita( + partculas Fe3C)

Martensita(TCC)

Resfriamentolento

Resfriamentomoderado

Resfriamentorpido (tmpera)

Martensita revenida

Reaquecimento

Resumindo...

Sistema Fe-C

A taxa de transformao r o inverso do tempo necessriopara que metade da transformao ocorra:

Exerccios

1. Para que serve o revenimento dos aos? Defina-o.

2. Explique os tratamentos trmicos de normalizao e de

recozimento.

3. No que consiste o tratamento trmico de martmpera? Qual

a diferena entre este tratamento trmico e o da

austmpera, em relao microestrutura obtida?

4. Defina recozimento.

5. Para que so utilizados os tratamentos trmicos dos aos?

Exerccios

6. D a temperatura mnima aproximada na qual possvel

austenitizar cada uma das seguintes ligas ferro-carbono durante

um tratamento trmico de normalizao:

a) 0,20 %p C;

b) 0,76 %p C;

c) 0,95%p C.