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Tecnologia Mecânica Tratamentos Térmicos. Eng. Marcio R. M. Menna Diagrama de Fases.

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1 Tecnologia Mecânica Tratamentos Térmicos

2 Eng. Marcio R. M. Menna Diagrama de Fases

3 Eng. Marcio R. M. Menna Tratamento Térmico Finalidade:  Alterar as microestruturas e, como conseqüência, as propriedades mecânicas das ligas metálicas  O tratamento térmico está diretamente relacionado com o tipo de material a ser tratado

4 Eng. Marcio R. M. Menna Objetivos 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

5 Eng. Marcio R. M. Menna Fatores de Influência TemperaturaTempo Velocidade de resfriamento Atmosfera (para evitar a oxidação ou perda de algum elemento químico, como a descarbonetação dos aços)

6 Eng. Marcio R. M. Menna Tempo O tempo de tratamento depende muito das dimensões da peça Quanto maior o tempo, maior a segurança da completa dissolução das fases para posterior transformação Tempos longos facilitam a oxidação e encarecem o processo

7 Eng. Marcio R. M. Menna Temperatura Depende do tipo de material e da transformação de fase ou microestrutura desejada

8 Eng. Marcio R. M. Menna Velocidade de Resfriamento Depende do tipo de material e da transformação de fase ou microestrutura desejada É o mais importante porque é ele que efetivamente determinará a microestrutura, além da composição química do material

9 Eng. Marcio R. M. Menna Principais meios de resfriamento Ambiente do forno (+ brando) Ar Banho de sais ou metal fundido (mais comum é o de Pb) ÓleoÁgua Soluções aquosas de NaOH, Na 2 CO 3 ou NaCl (+ severos) Soluções aquosas de NaOH, Na 2 CO 3 ou NaCl (+ severos)

10 Eng. Marcio R. M. Menna Principais Tratamentos Térmicos Tratamentos Térmicos Recozimento Normalização Têmpera e Revenido •Alívio de tensões •Recristalização •Homogeneização •Total ou Pleno •Isotérmico

11 Eng. Marcio R. M. Menna Recozimento Objetivos:  Remoção de tensões internas  Diminuir a dureza, para melhorar a usinabilidade  Alterar as propriedades mecânicas, como a resistência e a ductilidade  Ajustar o tamanho de grão Método:  Manter o material a uma temperatura determinada por um certo tempo, e a seguir resfriá-lo lentamente Tempo de permanência:  aços carbono: ~ 20 min. por centímetro de espessura  aços liga: ~ 30 min. por centímetro de espessura

12 Eng. Marcio R. M. Menna Tipos de Recozimento 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)

13 Eng. Marcio R. M. Menna Recozimento para alívio de tensões Objetivo:  Remoção de tensões internas Temperatura:  Geralmente entre 500 ºC e 700 ºC Resfriamento:  Deve-se evitar velocidades muito altas devido ao risco de distorções; geralmente feito ao ar

14 Eng. Marcio R. M. Menna Recozimento para Recristalização Objetivo:  Elimina o encruamento gerado pela deformação a frio Temperatura:  Menor que 723 ºC Resfriamento:  Lento (ao ar ou ao forno)

15 Eng. Marcio R. M. Menna Recozimento para Homogeneização Objetivo:  Melhorar a homogeneidade da microestrutura de peças fundidas Temperatura  Menor que 723 ºC Resfriamento:  Lento (ao ar ou ao forno)

16 Eng. Marcio R. M. Menna Recozimento Total ou Pleno Objetivo:  Obter dureza e estrutura controlada para os aços Temperatura:  < 0,86% C: 50 ºC acima da T crítica superior  >0,86% C: entre T crítica superior e T crítica inferior Resfriamento:  Lento, ao forno (~ 50 ºC/h) Implica em tempos longos de processo

17 Eng. Marcio R. M. Menna Influência da Temperatura de Recozimento

18 Eng. Marcio R. M. Menna Normalização Usada nos aços, antes da Têmpera e Revenido. Objetivos:  Refinar o grão  Melhorar a uniformidade da microestrutura Temperatura  < 0,86% C: Acima da linha A 3  > 0,86% C: Acima da T crítica superior Resfriamento  Ao ar (calmo ou forçado)

19 Eng. Marcio R. M. Menna Têmpera Objetivos:  Obter estrutura matensítica, que promove: Aumento na dureza Aumento na resistência à tração Redução na tenacidade Aumento da resistência ao desgaste A têmpera gera tensões – é necessário um revenido posterior

20 Eng. Marcio R. M. Menna Estrutura Martensítica

21 Eng. Marcio R. M. Menna Têmpera Temperatura:  Levemente superior à linha crítica (A1)  Manutenção a essa temperatura para homogeneização  (0,4 a 0,86)% C – Acima da austenitizacao plena  > 0,86% C: aproximadamente ( ) ºC  Deve ser realizado em atmosfera controlada Resfriamento:  Brusco, de maneira a formar martensita  A velocidade de resfriamento é o fator mais importante da têmpera

22 Eng. Marcio R. M. Menna Têmpera Meios de resfriamento  Dependem da composição do aço (% de C e elementos de liga) e da espessura da peça

23 Eng. Marcio R. M. Menna Temperabilidade Capacidade de um aço adquirir dureza por têmpera a uma certa profundidade A curva que indica a queda de dureza em função da profundidade recebe o nome de curva Jominy, e é obtida por meio de ensaios normalizados

24 Eng. Marcio R. M. Menna Temperabilidade

25 Temperabilidade em função do teor de Carbono

26 Eng. Marcio R. M. Menna Revenido Sempre acompanha a têmpera Objetivos:  Alivia ou remove tensões  Corrige a dureza e a fragilidade, aumentando a tenacidade Temperatura  Pode ser escolhida de acordo com as propriedades desejadas

27 Eng. Marcio R. M. Menna Temperatura de Revenido

28 Eng. Marcio R. M. Menna Temperatura de Revenido 150 – 230 °C  Dureza: 65 RC a 60 RC 230 – 400 °C  Dureza: 62 RC a 50 RC 400 – 500 °C  Dureza: 20 RC a 45 RC 650 – 738 °C  Dureza: < 20 RC

29 Eng. Marcio R. M. Menna Microestruturas de Revenido

30 Eng. Marcio R. M. Menna Outros Tratamentos Térmicos Tratamento Sub-zero  Alguns aços, especialmente os de alta liga, não conseguem finalizar as transformações de fases  O tratamento consiste no resfriamento do aço a temperaturas abaixo da ambiente  Ex: Nitrogênio líquido: -170 ºC  Nitrogênio + álcool: -70 ºC

31 Eng. Marcio R. M. Menna Austêmpera e Martêmpera Problema prático no resfriamento e na têmpera:  Resfriamento não uniforme gera tensões  A parte externa resfria mais rapidamente, enriquecendo-se de martensita  A martensita é dura e frágil, e pode trincar Os tratamentos térmicos denominados de martêmpera e austêmpera visam solucionar este problema

32 Eng. Marcio R. M. Menna Martêmpera O resfriamento é temporariamente interrompido, criando um passo isotérmico, no qual toda a peça atinge 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 revenido final

33 Eng. Marcio R. M. Menna Austêmpera O procedimento é análogo à martêmpera, entretanto a fase isotérmica é prolongada até que ocorra a completa transformação em bainita Microestrutura formada é mais estável (  +Fe 3 C), o resfriamento subseqüente não gera martensita Não existe a fase de reaquecimento, tornando o processo mais barato

34 Eng. Marcio R. M. Menna Processos Têmpera, Austêmpera, Martêmpera


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