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Introdução a tecnologia dos materiais

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Apresentação em tema: "Introdução a tecnologia dos materiais"— Transcrição da apresentação:

1 Introdução a tecnologia dos materiais
CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE SANTA CATARINA UNIDADE DE ENSINO DE FLORIANÓPOLIS DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE METAL MECÂNICA - DAMM Introdução a tecnologia dos materiais ProIn I Prof. Henrique Cezar Pavanati, Dr. Eng

2 Tratamento Térmico é um ciclo de aquecimento e resfriamento controlad o com o objetivo de alterar as suas propriedades físicas e mecânicas, sem mudar a forma do produto. Tem efeitos colaterais Pode ser um efeito colateral

3 Taxas de aquecimento e resfriamento
Temperatura Transformação do material Usualmente obtida do diagrama de fases Tempo Homogeneização da temperatura na região de interesse Taxas de aquecimento e resfriamento Aquecimento – Riscos para a peça (trincas, empenamento) Resfriamento – Governa a transformação Atmosfera Inibir reações indesejadas Promover reações de interesses (trat. termoquímicos)

4 Tratamentos térmicos e controle
da microestrutura Finalidade: Alterar as microestruturas e como consequênca as propriedades mecânicas das ligas metálicas

5 Objetivo dos tratamentos térmicos
- 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

6 Têmpera e revenido (e variações) Coalescimento ou esferoidização
Principais tipos Recozimento Normalização Têmpera e revenido (e variações) Coalescimento ou esferoidização

7 Normalização Recozimento pleno Esferoidização

8 Microestruturas - Perlita
Perlita fina: Perlita grossa:

9 A transf. Martensítica ocorre c/ aumento de volume
Martensita Martensita no titânio Martensita nos aços A transf. Martensítica ocorre c/ aumento de volume

10 Martensita revenida

11 Bainita

12 Cementita lamelar (perlita) Cementita esferoidizada
Cementita eferoidizada Cementita lamelar (perlita) Cementita esferoidizada

13 ( + Fe3C) + fase próeutetóide
AUSTENITA Resf. Rápido (Têmpera) Resf. lento Resf. moderado Perlita ( + Fe3C) + fase próeutetóide Bainita ( + Fe3C) Martensita (fase tetragonal) reaquecimento Martensita Revenida ( + Fe3C)

14 Objetivos: Recozimento
- Remoção de tensões internas devido aos tratamentos mecânicos - Diminuir a dureza para melhorar a usinabilidade - Alterar as propriedades mecânicas como a resistência e ductilidade - Ajustar o tamanho de grão Produzir uma microestrutura definida RESFRIAMENTO LENTO!!!!

15 Recozimento Pleno Temperatura de aquecimento
Recozimento para alívio de tensões Temperatura de aquecimento

16 Normalização

17 Aquecer o material até a completa austenitização
Normalização Procedimento Aquecer o material até a completa austenitização Resfriamento lento, geralmente ao ar Objetivo: Refinar os grãos do material Prepará-lo para a têmpera Melhora usinabilidade / acabamento superficial

18 Normalização

19 Microestrutura resultante
Normalização Microestrutura resultante

20 O que é Têmpera? Tratamento térmico Comum nos aços Aumento de dureza
Aumento da resistência a tração (~10%) Estrutura ferrítico-perlítica torna-se martensítica

21 Objetivos:  Obter estrutura matensítica que promove:
Têmpera e revenido *** 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

22 REVISÃO ESTRUTURA CRISTALINA
Têmpera e revenido REVISÃO ESTRUTURA CRISTALINA Fator de empacotamento CCC = 0,68 CFC = 0,74 Com estes dados responda: Qual pode dissolver mais carbono? Vejamos novamente o diagrama:

23 O QUE ACONTECE NO MATERIAL?
Têmpera e revenido O QUE ACONTECE NO MATERIAL? Interstício “central” do CFC É possível “enchê-lo” com carbono Com o resfriamento rápido ele fica “aprisionado” Ao invés de CCC o material fica TCC Elevado nível de tensões internas

24 Revenido (tempering):
Têmpera e revenido Revenido (tempering): Ciclo térmico de aquecimento / permanência em temperatura / resfriamento controlado para: Aquecimento abaixo da temperatura de transformação em austenita (temperatura crítica) Aliviar tensões resultantes da têmpera “Calibrar” o valor da dureza Microestrutura resultante: Martensita revenida SOLUÇÃO SÓLIDA INTERSTICIAL SUPERSATURADA DE ESTRUTURA TCC

25 Têmpera e revenido

26 Têmpera e revenido

27 É determinada pelos seguintes métodos:
TEMPERABILIDADE Propriedade que indica a profundidade e a distri- buição da dureza de uma material temperado. É afetada por: Composição química Tamanho de grão da austenita Estrutura do aço antes da têmpera É determinada pelos seguintes métodos: Ensaio Grossman Ensaio Jominy

28 Temperabilidade – ENSAIO JOMINY

29 Temperabilidade – ENSAIO JOMINY

30 Temperabilidade – ENSAIO JOMINY

31 Temperabilidade – CURVAS JOMINY
AÇO 1045 AÇO 4340

32 Têmpera – Meios de resfriamento
Falaremos a seguir dos meios de resfriamento convencionalmente usados nos tratamentos térmicos. Vejamos uma comparação em termos de troca de calor (ou severidade)

33 Têmpera direta Processo: Aquecimento até a austenitização e resfriamento, geralmente em água, óleo ou salmoura. Objetivo: Endurecimento (hardening) pela transformação da microestrutura em martensita. Vantagem: Simplicidade Bons resultados para peças pequenas com geometria “simples”. Desvantagens: Elevado choque térmico (trincas) Empenamento

34 Têmpera direta

35 Têmpera direta seguida de revenido

36 Têmpera direta Microestrutura resultante : Martensita Elevada Dureza
Baixa tenacidade A tenacidade melhora com o revenido, às custas da dureza

37 TÊMPERA SUBZERO

38 Martêmpera O objetivo é o mesmo da Têmpera Direta, mas atenuando seus efeitos de gradientes de temperatura (centro-superfície) A Microestrutura resultante é a martensita Também há necessidade de revenido

39 Martêmpera Patamar isotérmico Redução do choque térmico
Redução do gradiente térmico centro-superfície

40 Martêmpera - microestrutura
A microestrutura também é a martensita, mas o nível de tensões internas da peça é menor

41 Austêmpera O Objetivo agora é formar a bainita Aquecimento até a austenitização Resfriamento rápido até abaixo do “cotovelo” da curva TTT (~400oC) Manutenção da temperatura até a completa transformação Resfriamento final ao ar ou em atmosfera protetora

42 Austêmpera

43 Austêmpera - microestrutura
Microestrutura resultante: Bainita

44 Austêmpera - microestrutura
Propriedades: A bainita consegue aliar uma elevada dureza com boa tenacidade Vantagens sobre a T+R Maior resistência ao impacto para uma mesma dureza Menor perda por trinca e empenamento

45 Esferoidização ou coalescimento
Objetivo Produção de uma estrutura globular ou esferoidal de carbonetos no aço  melhora a usinabilidade, especialmente dos aços alto carbono  facilita a deformação a frio

46 Esferoidização - Microestrutura
ESFEROIDITA - É obtida pelo reaquecimento (abaixo do eutetóide) da perlita ou bainita, durante um tempo bastante longo Cementita lamelar (perlita) Cementita esferoidizada


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