PRINCÍPIOS DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS AULA 07: TRATAMENTOS TÉRMICOS E TERMOQUÍMICOS DOS AÇOS

Objetivo da aula Ao final desta aula, você deverá: Identificar as ligas comerciais de Aço e Ferro Fundido utilizados na indústria em geral.

INTRODUÇÃO É importante saber selecionar as ligas metálicas de Aço e Ferro Fundido. Saber especificar, segundo normas ABNT e internacionais, os materiais e seus tratamentos térmicos, levando em consideração como o produto é oferecido para aquisição no mercado.

INTRODUÇÃO Fatores que influenciam na estrutura cristalina do metal. Tempo de permanência em determinada temperatura. Temperatura de aquecimento. Velocidade de resfriamento. Esses fatores determinam a microestrutura do material, definindo as propriedades dos metais.

INTRODUÇÃO Uma das formas de alterar a microestrutura do material é realizando um tratamento térmico (TT). O TT tem como objetivo principal aumentar, diminuir, melhorar e alterar, de um modo geral, as propriedades mecânicas dos materiais. Como já vimos anteriormente os TT consistem, basicamente, em aquecer o material a certa temperatura, mantê-lo por um dado tempo e esfriá-lo sobre determinadas condições.

TRATAMENTOS TÉRMICOS Zona crítica: Onde começa a aparecer a Austenita

TRATAMENTOS TÉRMICOS Quanto mais alta a temperatura ou mais longo o tempo de aquecimento, maior o tamanho do grão. O aumento da temperatura fornece a energia necessária para o grão crescer durante o recozimento.

TRATAMENTOS TÉRMICOS Curvas de resfriamento A importância do resfriamento rápido, moderado ou lento no tipo do produto final, se deve a microestrutura resultante: Lento: Perlita + ferrita ou cementita Moderado: Bainita Rápido: Martensita revenida

TRATAMENTOS TÉRMICOS A propriedade mecânica mais facilmente afetada pelos tratamentos térmicos é a dureza, que aumenta ou diminui em função da velocidade de resfriamento.

TRATAMENTOS TÉRMICOS A propriedade mecânica mais facilmente afetada pelos tratamentos térmicos é a dureza, que aumenta ou diminui em função da velocidade de resfriamento. (FORNO) = Perlita grossa

TRATAMENTOS TÉRMICOS A propriedade mecânica mais facilmente afetada pelos tratamentos térmicos é a dureza, que aumenta ou diminui em função da velocidade de resfriamento. (AR) = Perlita + fina (+ dura que a anterior)

TRATAMENTOS TÉRMICOS A propriedade mecânica mais facilmente afetada pelos tratamentos térmicos é a dureza, que aumenta ou diminui em função da velocidade de resfriamento. (AR SOPRADO) = Perlita + fina que a anterior)

TRATAMENTOS TÉRMICOS A propriedade mecânica mais facilmente afetada pelos tratamentos térmicos é a dureza, que aumenta ou diminui em função da velocidade de resfriamento. (ÓLEO) = Perlita + martensita

TRATAMENTOS TÉRMICOS A propriedade mecânica mais facilmente afetada pelos tratamentos térmicos é a dureza, que aumenta ou diminui em função da velocidade de resfriamento. (ÁGUA) = martensita

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) Recozimento isotérmico ou cíclico (aços)

TRATAMENTOS TÉRMICOS RECOZIMENTO Seus principais objetivos são: Remover tensões devidas a um tratamento mecânico a quente ou a frio. Diminuir a dureza. Diminuir a resistência mecânica. Aumentar a ductilidade. Ajustar o tamanho do grão, etc.

TRATAMENTOS TÉRMICOS RECOZIMENTO pode ser: Total ou Isotérmico, Subcrítico (para alívio de Tensões) No recozimento total o material é colocado em temperaturas acima da zona crítica. Deve-se evitar velocidades muito altas de resfriamento devido ao risco de distorções (ao forno). muito usado para eliminar o encruamento gerado pelos processos de deformação à frio

TRATAMENTOS TÉRMICOS NORMALIZAÇÃO O material é colocado acima da zona crítica seguido de resfriamento mais lento (ao ar) com o objetivo de obter uma granulação mais fina (dificultar a propagação das trincas) tem o objetivo de aumentar os limites de escoamento e resistência do material, bem como, diminuir o seu alongamento e a estricção

TRATAMENTOS TÉRMICOS Têmpera e Revenido: Resfriamento lento (dentro do Forno) Normalização: Resfriamento ao ar Têmpera e Revenido : Resfriamento com água

TRATAMENTOS TÉRMICOS TÊMPERA Seus principais objetivos são: aumentar a dureza. aumentar a resistência à tração, à compressão e ao desgaste, . aumentar o limite de escoamento diminuir o alongamento, estricção, ductilidade, o limite de elasticidade e etc.

H = h/2k, h é função da área e dif de temp TRATAMENTOS TÉRMICOS TÊMPERA Grossmann definiu o conceito de severidade de têmpera ou poder arrefecedor de um dado meio ou ainda número de Grossmann (H) através da “constante” definida pela relação H = h/2k, h é função da área e dif de temp sendo h o coeficiente de transferência de calor entre a peça e o meio de arrefecimento e k a condutibilidade térmica do aço; ambos são função da temperatura, embora assumidos por Grossmann como constantes.

TRATAMENTOS TÉRMICOS TÊMPERA

TRATAMENTOS TÉRMICOS REVENIDO Consiste em reaquecer a peça temperada até uma temperatura conveniente abaixo da zona crítica e esfriá-la lentamente, preferencialmente ao ar. O revenido é usado como intuito de corrigir alguns defeitos da têmpera quando se manifesta uma dureza ou fragilidade excessiva. O revenido só se aplica aos aços temperados

TRATAMENTOS TÉRMICOS REVENIDO

TRATAMENTOS TÉRMICOS REVENIDO Nos pequenos trabalhos o aquecimento pode ser feito apoiando-se a peça polida, em um bloco de aço aquecido ao rubro. O forte calor que desprende do bloco, aquece lentamente a peça, produzindo nesta uma coloração que varia à medida que a temperatura aumenta. Essas cores, que possibilitam identificar a temperatura da peça, são denominadas cores de revenimento.

TRATAMENTOS TÉRMICOS REVENIDO

TRATAMENTOS TÉRMICOS RESUMINDO

TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS A peça/parte poderá apresentar empenamento ou fissuras devidos ao resfriamento não uniforme. A parte externa esfria mais rapidamente, transformando-se em martensita antes da parte interna. Durante o curto tempo em que as partes externa e interna estão com diferentes microestruturas, aparecem tensões mecânicas consideráveis. A região que contém a martensita é frágil e pode trincar. Os tratamentos térmicos denominados de martempera e austempera vieram para solucionar este problema

TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS AUSTÊMPERA Consiste no aquecimento dos aços a temperaturas acima da zona crítica seguido de esfriamento rápido de modo a evitar a transformação da austenita. A partir daí mantêm-se a temperatura constante até a formação da bainita. Depois disso é resfriada ao ar livre.

TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS AUSTÊMPERA se aplica aos aços de temperabilidade relativamente elevada e o teor de manganês mais elevado. não é indicada às peças com espessuras superiores a 5mm se forem de aço carbono, se forem ligas admite-se até 25mm.

TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS Outra alternativa para evitar distorções e trincas é o tratamento denominado austêmpera, ilustrado ao lado Neste processo o procedimento é análogo à martêmpera. Entretanto a fase isotérmica é prolongada até que ocorra a completa transformação em bainita. Como a microestrutura formada é mais estável (alfa+Fe3C), o resfriamento subsequente não gera martensita. Não existe a fase de reaquecimento, tornando o processo mais barato.

TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS MARTÊMPERA O objetivo da martêmpera é obter a martensita, como na têmpera. O que difere no tratamento é que, ao atingir, no resfriamento, a linha de início de formação da martensita, o resfriamento é retardado de modo que esta se forme mais lentamente.

TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS MARTÊMPERA O resfriamento é feito em óleo quente ou sal fundido, que deve ser mantido a temperatura de Mi ou pouco superior. O material deve permanecer nesta temperatura tempo suficiente para que ela fique uniforme em toda sua seção. Em seguida resfria-se ao ar, evitando-se, assim, o aparecimento de quantidade excessiva de tensões internas. Em seguida procede-se o revenido como na têmpera comum.

TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS MARTÊMPERA As propriedades de um aço martemperado e revenido são idênticas a de um aço temperado e revenido A martêmpera e a austêmpera também são aplicadas aos ferros fundidos cinzentos Os aços-liga são os mais indicados para esse tratamento.

TRATAMENTOS ISOTÉRMICOS O resfriamento é temporariamente interrompido, criando um passo isotérmico, no qual toda a peça atinja 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 revenimento final.

Tratamentos Térmicos Resfriamento Lento (dentro do forno) Resfriamento Recozimento Total ou Pleno Isotérmico Normalização Tempera e Revenido Resfriamento Lento (dentro do forno) Resfriamento ao ar

TRATAMENTOS TERMOQUÍMICOS DOS AÇOS

Bom Estudo! Até a próxima aula!