Metalografia e Tratamentos Térmicos Aula 5: Tratamentos Termofísicos MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA MINAS GERAIS IFMG – CAMPUS CONGONHAS Metalografia e Tratamentos Térmicos Aula 5: Tratamentos Termofísicos Eric Bartulici Mestre em Engenharia de Materiais (UFMG) Engenheiro Metalurgista (UFOP)

As propriedades mecânicas de um aço dependem de: Composição química; Estrutura cristalina; Histórico de processamento; Tratamentos térmicos realizados.

AÇO + TRATAMENTO TÉRMICO O diagrama Ferro carbono que estudamos aplica-se somente para resfriamentos muito lentos. Em aplicações práticas, no geral, a taxa de resfriamento é sempre superior àquelas que conduzem ao equilíbrio. É nesse contexto que surgiram os tratamentos térmicos.

Finalidade: Tratamentos Térmicos Alterar a microestrutura através do uso de temperatura e resfriamentos, como consequência modificar as propriedades mecânicas das ligas metálicas.

Objetivos: Tratamentos Térmicos Remoção de tensões internas Aumento ou diminuição da dureza Aumentar a resistência mecânica Melhorar a ductilidade Melhorar a usinabilidade Melhorar a resistência ao desgaste Melhorar a tenacidade

Tipos de Tratamentos Termofísicos tempo T(ºC) Recozimento: Alívio de tensões Esferoidização Intercrítico Pleno Resfriamento: lento A1 A3 T(ºC) tempo < 100%  A1 A3 T(ºC) tempo 100% 

Esferoidização

Recozimento Pleno Visa: alterar a forma como os carbonetos estão distribuídos (Esferoidização). Alterar tamanho de grão (pleno ou intercrítico) Refinar ou alterar estruturas brutas de solidificação; Restituir as propriedades alteradas por um tratamento mecânico ou térmico anterior. Remover hidrogênio de soldas ou da liga.

Cont Normalização: Têmpera*: Revenido: Resfriamento: ao ar T(ºC) tempo Normalização: Resfriamento: ao ar forçado ou não. Têmpera*: Revenido: A1 A3 T(ºC) tempo Taxa real > Tx Crítica

Normalização Visa: Homegeinização estrutural da forjados e fundidos, especialmente de grandes dimensões; Homogeinização de peças tratadas de forma incorreta; Refinamento da estrutura com cilos alternados de austenitização plena ou parcial.

Martêmpera No intuito de evitar as trincas advindas das variações volumétricas da formação da martensita entre a superfície da peça e suas regiões mais internas, surgiu o ciclo de martêmpera. É um processo utilizado para eliminar ou minimizar os riscos de trincas e empenamentos das peças que devem ser temperadas. ^Tem como produto a martensita, mas com menor nível de tensões resultantes dos gradientes térmicos.

Ciclo de martêmpera

Transformação Martensítica Maior Tx Resf Adifusional Número de “lentes” de martensita no interior do grão é variável. Tempo de formação da ordem de 10-7s. Baixo C Médio C Fe-Ni

Mecanismo de formação

Austêmpera Tratamento térmico no qual deseja-se manter a austenita sob determinada temperatura por tempo suficiente para formar uma estrutura bainítica na peça. Reduz-se com isso o risco de trincas térmicas.

Formas diversas da bainita Ao ser resfriada rapidamente para um tratamento isotérmico em torno de 500ºC, a austenita inicialmente se transforma em uma ferrita a partir do contorno de grão, e expulsa o carbono para a interface ferrita/austenita. Isso resulta na precipitação de carbonetos (cementita) nestas interfaces .

Transformação Bainítica Carbonetos finamente dispersos Bainita Superior Bainita Inferior

Honeycomb e Bhadeshia

Micrografias

Propriedades comparativas

Influência na tenacidade Limitada a peças finas (5mm p/aços carbono), pois no interior pode formar perlita fina; Aços recomendados: Aços-carbono: 0,50 – 1%C Aços C>0,90% e Mn em torno de 0,60%. Aços SAE 1041 e 1~1,65%Mn) Aços ao Cr, Mo, Cr-V, Cr-Ni-Mo

Austêmpera Modificada Também conhecida como patenteamento; Ciclo com vistas a obter uma perlita bem fina e não a bainita. Deixa-se a peça a poucos segundos (~10 a 90s conforme o produto) num banho de sais fundidos entre 510 e 540ºC. Obtêm-se boa relação de dureza e tenacidade para arames e fio-máquinas.

Temperaturas de transformação .

Taxa Crítica de transformação Os meios de resfriamento utilizados devem propiciar as taxas adequadas de resfriamento. Conhecer a taxa crítica para o aço em questão.

Meios de resfriamento

Flexibilidade dos Aços

Contribuição dos TT na Resistência Iakubtsov