PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS

Apresentação em tema: "PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS"— Transcrição da apresentação:

1 PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS
Aula 05: Diagramas de Transformação de Fases e Tratamentos Térmicos

2 Objetivo da aula Ao final desta aula, você deverá:
Saber ler e interpretar Diagramas TTT 2. Saber a diferença entre os Tratamentos Térmicos de Recozimento, Normalização, Têmpera, Revenido, Martêmpera, Alívio de Tensões, Esferoidização 3. Bem como relacionar os microconstituintes provenientes de Tratamentos Térmicos com as propriedades mecânicas dos materiais.

3 Diagramas de transformação de fases e tratamentos térmicos
Pra que servem Tratamentos Térmicos de Materiais? Alterar as microestruturas e como consequência as propriedades mecânicas dos materiais. Removendo tensões, modificando a dureza e a resistência mecânica.

4 Os tratamentos térmicos atuam no material modificando:
tensões dureza resistência mecânica ductilidade

5 Tranformação – Tempo (TTT)
Curvas Temperatura – Tranformação – Tempo (TTT) Vejamos o exemplo do diagrama de transformação isotérmica ou diagrama TTT, obtido pelo resfriamento da austenita e sua transformação determinada ao longo do tempo.

6 CURVAS TEMPERATURA

7 CURVAS TEMPERATURA

8 CURVAS TEMPERATURA Um resfriamento lento do material passando pelas curvas de início e fim de transformação, terá como produto final o microconstituinte Perlita. Com um resfriamento rápido o produto transformado é a Martensita com dureza superior da Perlita.

9 CURVAS TEMPERATURA Um aço eutetóide (0,76%C) pode ter sua resistência mecânica alterada de 700 MPa para 2000 MPa por simples modificação na velocidade de Resfrimento a partir da zona crítica. Não esquecendo que quanto maior a Dureza do material, maior será sua Resistência Mecânica e menor a Resistência ao Impacto.

10 CURVAS TEMPERATURA Vejamos o percurso do processo de Tratamento Térmico descrito pelos pontos ABCD. Aquecemos o material até acima da temperatura de 727ºC, ponto A, para ocorrer a transformação de fase.

11 CURVAS TEMPERATURA Resfriamos rapidamente o material até a temperatura do ponto B e a mantemos constante. A isoterma sai do ponto B, encontra o ponto C e se mantem constante, passa pelo ponto 50% até encontrar o ponto D (100%).

12 CURVAS TEMPERATURA A passagem pelo ponto D indica que a transformação de fases está completa.

13 TRATAMENTO TÉRMICO Existem vários tipos de Tratamento Térmico, onde os mais importantes são: Recozimento  :     Recozimento Pleno Recozimento Subcrítico Recozimento alívio de Tensão Normalização Têmpera Martêmpera Austêmpera Revenimento Esferoidização

14 RECOZIMENTO Visa reduzir a dureza do aço, aumentar a usinabilidade, facilitar o trabalho a frio. O recozimento é composto de três estágios: Recuperação -  Este primeiro estágio do recozimento é verificado a temperaturas baixas. Nele ocorre um re-arranjo das discordâncias, de modo a adquirir configurações mais estáveis. Não há nenhum efeito sensível sobre as propriedades do material.

15 RECOZIMENTO Recristalização – Em temperaturas mais elevadas, verifica-se grande alteração na microestrutura do metal, com variações nas propriedades mecânicas. Crescimento de Grão – A temperaturas mais elevada, os grãos recristalizados tendem a crescer, mediante um mecanismo que consiste na absorção por parte de alguns grãos dos grãos circunvizinhos.

16 RECOZIMENTO Recozimento Pleno
Consiste em austenetizar o aço e resfriar lentamente Aços hipoeutetóides Aços hipereutetóides

17 RECOZIMENTO Recozimento Pleno
Diminuir a dureza, aumentar a ductilidade, melhorar a capacidade de usinagem, ajustar o tamanho do grão e eliminar as irregularidades do tratamento térmico sofrido antes. Aquece a temperatura acima da zona crítica e depois de certo tempo o forno é desligado e resfriado dentro do forno.

18 RECOZIMENTO Recozimento Subcrítico e Alívio de Tensão
   Este tratamento visa recuperar a dutilidade do aço.     Consiste em aquecer o aço a uma temperatura normalmente na faixa de 600 a 680o C, seguido de resfriamento lento.     Neste processo não ocorre a transformação em Austenita, pois não chega a temperatura de austenitização.

19 RECOZIMENTO Recozimento Subcrítico e Alívio de Tensão
   Depois de aproximadamente 3 h o forno é desligado e o material é resfriado dentro do próprio forno. Alivia as tensões internas que surgiram na solidificação do aço, na deformação à frio, na soldagem, na usinagem ou em aços que sofrem grandes esforços (trilhos do metrô).

20 NORMALIZAÇÃO A normalização consiste na austenitização completa do aço (750 a 950o C), seguida de resfriamento ao ar. Tem por objetivo refinar e homogeinizar a estrutura do aço, conferindo-lhe melhores propriedades do que o recozimento com grãos finos distribuídos de forma homogênea.     É indicado normalmente para homogeinização da estrutura após o forjamento e antes da tempera ou revenimento.

21 NORMALIZAÇÃO Se compararmos, em um aço hipoeutetóide, a estrutura normalizada com a recozida, tem-se que a estrutura normalizada: possui a dureza e a resistência mecânica mais elevada, ductilidade mais baixa e a resistência ao impacto é semelhante nos dois casos.

22 TÊMPERA A tempera consiste em resfriar o aço, apartir de uma temperatura de austenitização, a uma velocidade suficiente rápida (água, salmoura e óleo)  para evitar as transformações perlíticas e bainíticas na peça. Deste modo obtêm-se a estrutura martensita. Essa velocidade de resfriamento dependerá da posição das curvas em C, ou seja do tipo do aço e da forma e dimensões da peça.

23 TÊMPERA Depois da tempera com a formação da martensita, o material apresenta níveis de tensões  internas muito alto, devido ao resfriamento drástico e pela brusca mudança de fases, então imediatamente após a têmpera, é preciso que essas tensões sejam aliviadas ou eliminadas, para devolver ao aço o equilíbrio necessário.

24 REVENIMENTO O revenimento é um tratamento usado em peças que já passaram pela Têmpera, a fim de corrigir o excesso de dureza causado pela própria têmpera, aliviando ou removendo as tensões internas.

25 REVENIMENTO Este tratamento consiste em aquecer uniformemente até a temperatura abaixo da austenitização (entre 100 e 700o C), mantendo o aço nesta temperatura por tempo suficiente para completa homogeinização dos grãos, sendo retirada do forno para resfriamento ao ar.  Dependendo da temperatura, resultam pequenas ou grandes alterações nas estruturas martensíticas.

26 MARTÊMPERA A martêmpera é um tipo de tratamento térmico indicado para aços de liga, por que reduz o risco de empenamento das peças, visando a obtenção da martensita.     Ela consiste em aquecer o aço até a temperatura de austenitização, e então resfriar rapidamente (sem atingir a curva TTT do aço), chegando assim a temperatura de formação da martensita, é deixado isotérmico por um certo tempo, então resfriado em banho de sal.

27 MARTÊMPERA A martensita obtida apresenta-se uniforme e homogênea, diminuindo a facilidade de sofrer riscos e trincas.     Após a martêmpera é necessário submeter a peça ao revenimento.

28 ESFEROIDIZAÇÃO Este é um tratamento que visa produzir uma microestrutura esferoidal, constituída de pequenas partículas aproximadamente esféricas de carboneto num fundo ou matriz ferrita.     Aços com alto teor de carbono possuem muita cementita e o recozimento não é suficiente para diminuir a sua dureza. Esse tratamento transforma a cementita em pequenas esferas, diminuindo a dureza do aço

29 ESFEROIDIZAÇÃO Eleva-se a temperatura do aço até um pouco acima da linha inferior da zona crítica, para então esfriar e aquecer alternadamente em torno dessa linha de transformação inferior da zona crítica. Uma outra maneira é aquecer e permanecer por tempo prolongado numa temperatura logo abaixo da zona crítica.

30 Fatores que influenciam os tratamentos térmicos
TEMPO: O tempo depende diretamente das dimensões da peça e da microestrutura desejada. Quanto maior o tempo: Maior a segurança da completa dissolução das fases para posterior transformação; Maior será o tamanho de grão;

31 Fatores que influenciam os tratamentos térmicos
TEMPERATURA: Depende do tipo de material e da transformação de fase ou microestrutura desejada.

32 Fatores que influenciam os tratamentos térmicos
VELOCIDADE DE RESFRIAMENTO: Depende do tipo de material e da transformação de fase ou microestrutura desejada; Determina o tipo de microestrutura final do material.

33 Fatores que influenciam os tratamentos térmicos
VELOCIDADE DE RESFRIAMENTO: Principais meios de resfriamento: Ambiente do forno (+brando); Ar; Banho de sais ou metal fundido (+ comum é o de Pb); Óleo; Água; Soluções aquosas de NaOh, Na2CO3 ou NaCl (+ severos).

34 Fatores que influenciam os tratamentos térmicos
VELOCIDADE DE RESFRIAMENTO: Como escolher o meio de resfriamento? É compromisso entre: Obtenção das características finais desejadas (microestruturas + propriedades), integridade da peça, acúmulo de concentração de tensões.

35 Diferença de resfriamento isotérmico e contínuo no diagrama de transformação de fases

36 Bom Estudo! Até a próxima aula!